2010-10-14 13:55:55 來源:水泥人網(wǎng)

水泥制造:立窯技術(shù)VS新型干法技術(shù)

水泥人網(wǎng)】摘要:

雖然習慣將現(xiàn)存的水泥制造技術(shù)分為回轉(zhuǎn)窯和立窯兩大類,但它們并不是相互分離的獨立體系。經(jīng)典水泥工藝教程將水泥的工藝過程概括為“兩磨一燒”,再次粉磨對兩種水泥制造技術(shù)是完全通用的,區(qū)別只是“一燒”的過程現(xiàn)設備,因而評價兩種水泥制造技術(shù)的先進與落后實質(zhì)上是結(jié)兩種煅燒過程與設備的比較。?

何謂先進技術(shù)?在資源、能源、環(huán)境和就業(yè)已成這制約人類經(jīng)濟和社會發(fā)展瓶頸的今天,先進水泥技術(shù)應該是資源消耗少,能耗低,無污染或者能把污染控制在可以接受的程度。那么現(xiàn)代化立窯水泥技術(shù)的情況是怎樣呢??

1 先進立窯水泥現(xiàn)新型干法水泥技術(shù)經(jīng)濟指標對比?

在落后的土立窯和普通機立窯占多數(shù)的背景下,將五類立窯水泥技術(shù)經(jīng)濟指標合并統(tǒng)計,分析結(jié)果自然不會先進,但是把先進的機械化立窯現(xiàn)新型干法水泥和各項技術(shù)經(jīng)濟指標比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其各項經(jīng)濟指標并不亞于新型干法窯,有些甚至優(yōu)于新型干法窯,進入21世紀以來,許多立窯水泥企業(yè)開始由單純擴張的發(fā)展模式,更加注重質(zhì)的提高,先進機械化立窯的進步速度明顯加快,可以肯定隨著現(xiàn)代化立窯的發(fā)展,先進立窯的各項指標還將有新的提高,判其落后實在難以服從。

2 兩種水泥煅燒技術(shù)的熱效率分析

(1)現(xiàn)代化立窯先進體現(xiàn)在熟料煅燒過程能耗的降低

從熟料礦物形成機理分析,CaCO3分解的特點之一是CO2的排出使新生CaO的結(jié)構(gòu)具有多孔,這種多孔性使它新生化學反應能力強,活性大,在立窯煅燒條件下其活性來不及降低就參加熟料形成反應,有利于加快固相反應中的化學反應速度。

從工程學角度而言,立窯煅燒過程的燃料燃燒屬于無煙燃燒,燃燒,它首先把燃料與生料均勻混合,燃燒產(chǎn)生的熱量幾乎全部用于加熱生料,少量靠近窯筒體的熱料會通過筒體散熱,所幸筒體是固定不動的,容易采取保溫措施,當采用暗火煅燒時,煅燒產(chǎn)生的廢氣透過料層時,烘干預熱料球,出窯廢氣溫度遠遠小于100℃,帶走的熱量極少,熟料離開系統(tǒng)時也會帶走熱量,但是在立窯系統(tǒng)中。物料自上而下動力,助燃空氣自下而上動力,高溫物料攜帶的熱量對助燃空氣進行了預熱,過程合理、熱損少,出料溫度可控制在環(huán)境+60℃溫度內(nèi),故熱工原理是合理的,傳統(tǒng)立窯的不足是燃燒條件差,因為料餅及大料球內(nèi)部煅燒容易缺氧并發(fā)生不完全燃燒,隨著技術(shù)的不斷進步,例如配料控制技術(shù)的進一步完善,強化生料均化,窯型結(jié)構(gòu)、送風方式的改進,小料包球使料球水分的大幅降低等,現(xiàn)代化立窯熟料耗熱完全可以控制在(600~700)×4.18kj內(nèi),它屬于熱效率高的設備。

(2)水泥回轉(zhuǎn)窯的熱效率并不高

水泥回轉(zhuǎn)窯的傳熱方式是以輻射為主的,物料在窯內(nèi)的填充率一般只有5~17%,多數(shù)空間被閑置,它的外表面積大,散熱多,保溫困難,作為熱工設備,它的熱效率并不高,一般40只有%。

(3)新型干法先進主要體現(xiàn)在對廢氣余熱的回收上

如上述,保持新生CaO的多孔性是保持其化學反應能力強,活性大的前提條件,但是這種多孔性結(jié)構(gòu)通常只是剛剛分解出的CaO才具有這種特征。新型干法物料分解是在經(jīng)過預熱器、分解爐、再入回轉(zhuǎn)窯的過程中完成的,分解過程拉長,分解產(chǎn)物CaO活性降低。在預熱器內(nèi)分解出來的CaO(約20%~40%)進入分解爐升溫收縮,晶格會密實化,從而使CaO活性降低。所以,新型干法雖然入窯物料分解率比其他形式的回轉(zhuǎn)窯技術(shù)高出很多,(約85%~95%),積極作用是窯的產(chǎn)量翻番,副作用是新生態(tài)的CaO活性倍減。水泥熟料固相反應的另一特點是放熱反應,理論上放熱量達420J/g時,就足以使物料溫度升高300℃以上,對熟料形成過程的反應并無重大突破,其熱效率仍只有55%左右,還有45%左右的熱能被浪費掉,雖然采用余熱發(fā)電可以進一步提高系統(tǒng)的綜合熱利用率,但這已不是水泥制造技術(shù)本身的功勞,可以預見,仍將會有更新的水泥技術(shù)出現(xiàn)。

3 兩種技術(shù)的資源利用分析

(1)對原料的適應性

眾所周知,新型干法水泥系統(tǒng)對原料有著嚴格要求,把K2O、Na2O、Cl-和SO3列為有害成分,這導致許多礦產(chǎn)資源不能利用,《水泥廠設計規(guī)范》明確規(guī)定石灰石中(K2O+Na2O)<0.6%,Cl->0.015%,燃燒中硫含量小于2.0,而立窯水泥制造技術(shù)則不存在這些限制。它會使許多新型干法水泥技術(shù)判為廢礦的資源得以利用。

(2)礦石儲量要求

水泥廠所需礦產(chǎn)資源儲量與工廠規(guī)模和礦山服務年限成遞增關(guān)系。新型干法水泥廠規(guī)模一般較大,礦山服務年限要求長,對小儲量礦山的利用受到限制,而立窯水泥廠對礦石儲量要求低,更能夠有效利用小儲量礦山。我國水泥礦產(chǎn)相對不夠豐富,最大限度的利用資源,是我們的重要戰(zhàn)略,水泥窯立窯技術(shù)在資源利用方面的這些特點無疑是具有非常重要意義的。

粉塵排放 :人們對立窯水泥指責最多的是粉塵污染,其實這對現(xiàn)代化立窯技術(shù)來說是冤枉的,土立窯、一般機械化立窯由于工藝不完善,不能保證煅燒過程熱工制度穩(wěn)定,燒成看火崗位不得不采用甚至明火操作,從而造成粉塵排放量大,先進的機立䆥特別是現(xiàn)代化立窯水泥生產(chǎn)線工藝及設備完善配套,熟料燒成完全可以暗火操作甚至閉門燒窯,厚厚的濕料層相當于一臺高效除塵器,隨廢氣逸出的粉塵在透過濕料層時很容易被滯留下來,而在新型干法水泥系統(tǒng)中物料層幾乎始終牌懸浮狀態(tài),廢氣攜帶粉塵通過旋風分離器離開熱工系統(tǒng),而旋風分離器的分離效率很低,一般只有90%,這樣大量的粉塵隨著廢氣排出,從而加大了粉塵治理的難度和工作量,新型干法水泥系統(tǒng)的收塵也面臨著新的考驗。

4 廢氣中的有害氣體排放

(1)CO2排放量

熟料煅燒過程中,生料分解和燃燒產(chǎn)生CO2,燃料燃燒產(chǎn)生的CO2與熱耗有關(guān)?,F(xiàn)代化立窯的熱耗比新型干法窯低,CO2排放相對亦低。

(2)SO2排放

水泥熟料在燃燒過程中,原燃料中所含硫也被燃燒,從而發(fā)生變化,隨著原燃料的形態(tài)不同,排放量也不同。

(3)NOx

主要是指NO 和NO2,其主要來源中燃料中部份含氮有機物燃燒時分解氧化。

5 鉻污染

水泥廠由于窯內(nèi)使用的鎂鉻磚引進的。

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