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氯碱化工废渣生产水泥有害成分的控制

2019-03-01 15:21:24 阅读:238
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        原燃料中的碱、硫和Cl-一直影响着生产的正常运行,特别是近年来随着企业规模的不断扩大,废渣种类不断增多,输送物料的废水循环使用,使生料中有害成分特别是Cl-含量越来越高,Cl-与碱反应在窑尾热风管弯头处产生结皮,造成堵塞频繁,严重影响生产。

1湿法干烧生产工艺介绍

我公司所用原料为电石渣、炉渣、粉煤灰和铜矿渣,由于上游采用湿法生产乙炔,电石渣水分在68%左右, 呈液态,生料制备必须采用湿法粉磨系统。经过配比粉磨后的料浆,通过压滤,成为水分为32%~36%生料,通过分料器分料入一、二线PCJ-2821烘干破碎机,与来自窑尾烟室的500~700℃高温气流进行热交换,烘干后物料随气流进入4-Φ3m×11m旋风筒。

进行料气分离后,水分≤1%的物料进入同一稳流仓,料流过大时,部分进入溢流仓,干物料通过计量入Φ4.3m×96m回转窑进行煅烧。出窑熟料入1160-TC篦冷机急冷后入熟料库。工艺流程见图1。

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2原料有害成分

原料有害成分见表1。所用燃料为烟煤,挥发分在32%~35%,低位发热量在23000~26000kJ/kg。

表1原料有害成分分析%

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由表1可见, 由于生料制备采用湿法系统,磨机系统没有从窑尾抽取热风烘干入磨物料,所以在生产过程中,不用考虑这部分热风中所带有害成分对入窑生料的影响,即外循环的影响,只考虑有害成分在窑尾烟室、风管及除尘器回料循环,即窑系统内循环富集。

为了有效降低熟料烧成热耗,含水生料利用来自窑尾烟室的热风进行烘干,所带粉尘随着温度的变化,钾、钠、硫及Cl-的化合物在物料表面聚集,还有来自窑尾除尘器的物料中有害成分的循环,有害成分不断增加,主要堵塞的部位是窑尾烟室*烘干破碎机风管弯头。

再加上弯头处由于阻力作用,压头降低,物料容易沉积,该部位结皮堵塞*严重。风管内热烟气与湿物料进行热交换,温度在200~750℃,处于碱、硫特别是氯化合物由液相转为固相的凝结区,结皮堵塞严重时,一般采用拉大窑尾排风,先冷却3天才能进去检修,用钢钎大锤和高压水清理结皮物料,彻底清理完毕需要5天左右,不仅工作环境恶劣,劳动强度大,而且影响生产。各部分原料的有害成分见表2。

表2各部分原料的有害成分分析%

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国外部分公司对生料有害成分控制指标见表3。在我公司这条生产线上,当生料硫碱比>1时,系统结皮较为严重,当硫碱比>1.2时,结皮堵塞出现非常严重的情况。另一种情况是入窑生料中Cl-含量超标,Cl-含量>0.02%时,系统也发生严重堵塞。2013年7月6日,测得各部位有害成分见表4。

表3国外部分公司对生料有害成分的控制指标

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表4各部位有害成分分析%

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根据工艺过程,入窑生料是经过内循环后的烟室回料、收尘灰和生料的混合料,其硫碱比为1.238,Cl-含量为1.323%,但Cl-的含量各阶段波动比较大,主要是电石渣中上清液和输送生料的上清液的循环使用,原料中Cl-含量的变化造成。同时窑尾烟气在冷热变换过程中,Cl-不断循环富集,导致Cl-含量大大超出正常结皮范围,且原煤中硫的含量也很高,造成系统不断恶化,甚*无法运行。

3解决办法

3.1有害成分高的部分物料外排

有害成分的来源主要是循环富集所致,*有效的办法是将含有害成分高的内循环物料排出。

排出物料只能作为混合材加入水泥,但一方面这些物料属于非活性混合材,会影响水泥强度的发挥,使混合材的总掺量大大减少,单位产品成本增加,另一方面,我公司生料中主要是电石渣(配料中占78%左右,密度为930kg/m3),密度较小,气流中含尘浓度很高,电除尘器回料量在20%,按照1000t/d熟料计,只考虑电除尘器的回料约250t/d,处理量太大,物料无法平衡,结合现场工艺,综合各方面因素,我们决定将溢流仓的混合料外排,每天外排量约60t,占总料量5%,也可以起到减少有害成分在系统中循环富集,降低入窑生料中碱含量的作用。

外排料和我公司富余电石渣按比例搭配混合,运*我公司天伟水泥厂和天能水泥厂使用。

3.2操作参数控制,控制物料沉降速度

3.2.1用风的控制

窑尾风管堵塞特别严重,窑前形成正压,窑操为了*煅烧正常,增加高温风机风阀开度,一号为40%~50%,二号为30%~40%,电除尘器出口风机风阀开度调整为55%~70%,然后在风管大弯头及烘干破碎机进出口检修门进行清理结皮料,清理完毕后,系统只能正常运行24h,严重时不足一个班。

在风管结皮堵塞时片面地通过拉大用风量,来改善窑内通风,会造成系统更加恶化,由于系统风速增加,气体中的含尘浓度增加,单位时间在大弯头处结皮、堵塞物料量增加,各部位雪上加霜,堵塞速度加快。经过总结,得出的1号高温风机、2号高温风机和窑尾风机风阀的*佳开度分别为35%、25%和50%。

3.2.2系统温度及操作参数控制

钾、钠、氯在650~700℃开始冷凝,为了防止有害成分过早凝固在生料颗粒表面,形成结皮,对煤质和用煤量进行了控制,使窑尾烟室和烘干破碎机出口温度控制在一定范围,系统可以稳定运行较长时间,两条线严格按表5提供的参数范围操作,避免结皮堵塞。

表5参数范围

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3.3煤中硫的控制

这条生产线设计时考虑到当地煤质很好,回转窑用煤低位发热量在23000~26000kJ/kg,没有原煤预均化设施,没有考虑到在煅烧过程中,烘干入窑生料的热风中有害成分的影响,特别是煤中所含硫对系统的影响。虽然入窑生料中钾、钠的含量较稳定,而且硫碱比属于中等结皮状况,但随着硫含量的升高,会造成结皮加剧,需要每班从人孔门对结皮进行清理,才可以*系统运行。

在原料中有害成分变化不大的情况下,通过大量实际数据计算,在这条生产线上,当煤中硫>8%,熟料中SO3>0.7%时,系统*变得非常敏感,而我公司由于原煤矿点多,煤中硫的含量变化很大,在3.99%~11.66%(取2013年波动值)。通过取样化验,采购含硫较低的煤,并且对到厂煤先化验,再按品位分堆堆放,按比例采用装载机搭配均化,然后二次化验,要求入磨煤的热值波动控制目标值±200kJ/kg,SO3<6%,以达到熟料中SO3<0.7%的目的。

3.4合理调配配料方案,使用有害成分低的原料

结合表2,粉煤灰中钾、钠含量均高于炉渣,我们决定在生料配料中使用碱含量较低的炉渣。而且,由于炉渣中Cl-含量较高,考虑在*熟料早期强度的前提下,适当降低铝氧率,以减少炉渣在生料中的掺入,从而达到生料中碱含量和Cl-含量减少的目的。选择熟料目标率值为KH=0.92±0.02,n=2.2±0.1,P=1.1±0.1。

3.5系统漏风处理

多年运行证明:窑尾集中的漏风意味着有害物集中的冷凝,也*意味着集中的结皮。每次清理完风管积料后,由专人对热风管人孔门进行认真密封,用硅酸铝纤维棉进行封堵。然后在其表面涂抹一层耐火泥,同时对烘干破碎机、烟室检修门进行密封,从管理上杜绝漏风现象,控制窑尾出除尘器氧含量在5%以内。

4*

目前,采用全废渣生产绿色水泥,处于探索阶段,在无法选择有害成分低的原料的情况下,采取以上措施,进行工艺系统优化,可*生产系统正常运行,取得较好的经济效益和社会效益。

文章来源于网络仅供参考

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