电石渣干磨干烧生产水泥生料制备系统的研究及应用
水泥 2008-01-18
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1 前言
电石渣是煤化工行业用乙炔法生产聚氯乙烯树脂或乙炔气厂产生的工业废渣，生产过程中以湿基排放，含水率在90～92%，经浓缩后电石渣液含水80%左右，由厢式压滤机压滤排出滤饼颗粒间的微离水分，料饼的水分最好状态可以达到25%，一般能保证在35%左右。电石渣中颗粒微细，（10～50）微米颗粒为80%以上，BT-9300激光粒度分布仪测定结果如下：电石渣的个数平均粒径：1.89μm；重量平均粒径：9.19μm；面积平均粒径：5.75μm；中位粒径：8.29μm；比表面积：947.32m2/kg。
从电石渣的颗粒性质可以看出：电石渣不必经过粉磨其粒度即可满足水泥生产中生料细度的要求。电石渣的主要成分是Ca(OH)2，其CaO含量高达60%以上，是制造水泥熟料的优质钙质原料，配料时须采用SiO2含量较高的粘土或页岩或砂岩或其它含硅原料。生产中采用电石渣、页岩（粘土、砂岩）、硫酸渣配料，其需要研磨的物料约占24%左右，入磨物料综合水分一般大于10%，要求生料制备系统烘干能力要强，而研磨的物料量非常少。
2 生料制备系统工艺方案的选择
2.1 生料粉磨系统工艺方案的选择
新型干法水泥生产线的生料粉磨通常采用烘干兼粉磨系统，对于电石渣配料的生料，主要有立式磨系统和风扫磨系统两种工艺方案可供选择。
立式磨是集破碎、粉磨、烘干、分级和气力输送于一体。入磨物料在磨辊的快速碾压下，物料被研磨并且向磨盘边沿风环处抛洒，被70～90m/s的高速风环气流带起，产生强烈的热交换，水分没有来得及蒸发的大块物料会再次沉落，反复带起、沉落，充分进行热交换，高速气流在磨腔内流速很快降低，形成强烈的紊流场，特别适合于高湿原料的烘干[1]；粉状物料随气流一起上升通过磨机上壳体进入分离器的分级区，在分离器转子叶片的作用下，其中的粗粉落回磨盘与新喂入的物料一起重新粉磨，合格的细粉随气流一起出磨，经收尘器收集为成品，其工艺流程见图1。生产中总结出如下方面的特点[2]：
1、入磨物料粒度大。入磨物料粒度可以达到辊径的5%， 60mm块状物料直接粉磨，可以减少原料破碎工序，节省设备投资。
2、入磨物料综合水分可以达到15～18%。立式磨通风量大，直接利用窑尾废气作为烘干热源，利用率达到80%。对于水分小于8%的原料或在运输和储存过程中不会发生粘结堵塞的原料可以直接入磨，以此简化烘干过程，降低产品热耗。
3、粉磨效率高，电耗低。磨内设有选粉功能，物料在磨内的停留时间约为2～4min，能及时有效地选出合格的细粉，减少过粉磨现象，产品的细度及化学成份可以很快测定并得以调整。生料粉磨系统电耗仅为18kWh/t，比风扫磨节电26%。
4、设备噪音低、扬尘少、系统工艺流程简单、设备布置紧凑、占地面积小、土建费用低，其占地面积和建设投资分别比风扫磨系统低50%和70%。
风扫磨是短而粗，其长径比一般小于2，进出料中空轴大，磨尾无出料篦板，可以通入大量热风，烘干能力强，利用窑尾废气可以烘干8%水分的物料；设置热风炉作为烘干补充热源，可以烘干12%水分的物料。风扫磨系统是借气力提升料粉，用粗粉分离器分选，粗粉再回磨粉磨，其工艺流程见图2。 立式磨系统和风扫磨系统优缺点比较见表1。
表1 立式磨系统和风扫磨系统优缺点比较
通过上表可以看出：立式磨系统具有粉磨效率高，电耗低，烘干能力大，系统漏风率小，建筑面积小，建设速度快，允许入磨物料粒度和水分大，工艺流程简单紧凑，噪音低等优点，尤其是近年来国产立式磨的技术和装备日益成熟，可以粉磨砂岩等易磨性较差的原料，因此立式磨已经成为水泥厂生料制备的主流设备。
2.2 电石渣生产水泥生料制备系统工艺方案的选择
立式磨制备生料系统工艺流程简述：将浓缩过的电石渣液压滤成料饼(含水30～35%)，通过输送设备送到电石渣的抓斗堆棚内，电石渣通过抓斗喂入受料斗，通过计量皮带机送入两台Φ3×25m烘干机内预烘干；烘干后的电石渣(含水12～15%)通过皮带机、斗提机送入1-Φ8×20m配料库。砂岩、页岩存放于堆场，硫酸渣存放在堆棚内。砂岩、页岩经颚式破碎机破碎后由皮带机分别送入1-Φ8×20m砂岩配料库和1-Ф8×20m页岩配料库，硫酸渣由皮带机送入1-Φ8×20m配料库；采用库底配料，HRM1900/2200型立式磨烘干兼粉磨生料，利用窑尾废气作为烘干介质，出磨气体先进入2-Ф3.2m高效旋风除尘器，气体中的粉料经分离后作为成品，由分格轮喂入螺旋输送机，经提升机送入1-Φ12×35m连续式均化库储存。被初步净化的气体由立式磨风机引出，由电收尘器进行二次净化，收集下来的粉尘也作为成品，经螺旋输送机输送至入库提升机。
风扫磨制备生料系统工艺流程简述：将浓缩过的电石渣液压滤成料饼(含水30～35%)，通过输送设备送到电石渣的抓斗堆棚内，电石渣通过抓斗喂入受料斗，通过计量皮带机送入两台Φ3×25m烘干机内预烘干；烘干后的电石渣水分一般要求控制在小于12%，电石渣呈3～5mm球形，通过皮带机、斗提机送入1-Φ8×20m配料库。砂岩、页岩存放于堆场，硫酸渣存放在堆棚内。砂岩、页岩经颚式破碎机破碎后由皮带机分别送入1-Φ8×20m砂岩配料库和1-Φ8×20m页岩配料库，硫酸渣由皮带机送入1-Φ8×20m配料库；采用库底配料，Φ4×7.5m风扫磨烘干兼粉磨，要求入磨物料综合水分小于12%。采用窑尾废气作为烘干介质，热风炉作为烘干补充热源，出磨气体先进入NHSF-260高效转子式生料分离器分选后，粗粉回磨头与新喂入的物料一起重新粉磨，合格的细粉随气流一起送入2-Ф3.2m高效旋风除尘器，气体中的粉料经分离后作为成品，由分格轮喂入螺旋输送机，经提升机送入1-Φ12×35m连续式均化库储存。废气经窑尾电收尘器进行除尘，收集下来的灰尘也作为成品，经螺旋输送机输送至入库提升机。
通过立式磨生料制备系统和风扫磨系统工艺流程相比较，不难看出，风扫磨系统存在以下缺点：
1、工艺流程复杂，操作上难度较大，运转率低，占地面积大，建筑面积大，系统投资费用高。
2、入磨物料综合水分为12%时，必须设置热风炉作为烘干补充热源，窑尾废气热能没有能够充分利用，系统能耗偏高，经济上不合理。
3、选用的球磨机规格大。虽然需要研磨的物料约占24%左右，但为了保证烘干能力和通风面积，必须选用大规格的风扫磨，要求烘干能力大和研磨能力小的矛盾在球磨内难以统一。
4、粉磨效率低，电耗高。
综上所述，对于磨蚀性不大的硅质原料，采用立式磨粉磨电石渣配料的生料是最合适的技术方案，对于磨琢性大的物料可以采用预破碎或预粉磨的方式加以解决。
3 电石渣生料制备系统立式磨的研究
淄博宝生环保建材有限公司1200t/d熟料水泥生产线于2005年7月18日顺利进行了生料制备系统负荷试车，8月22日生料粉磨系统产量在76t/h以上，到2005年9月系统产量稳定在85t/h以上，平均电耗18kWh/t生料，取得了较好的效果。
根据生产采用电石渣、粘土、石灰石、硫酸渣、砂岩五组份配料，需要研磨的物料约占37.7%，入磨物料综合水分为11～13%和原料易磨性实验的要求，磨机的磨辊、磨盘规格具有45～60t/h生料的研磨能力，风环总面积为0.8m2，保证有70～90m/s的风速，在风环上方1米处，气体温度即可从350℃下降到90～100℃，产生强烈的热交换；分离器具有220000m3/h处理能力，合肥水泥研究设计院研发的HRM1900/2200立式磨，具有80～90t/h生料的烘干能力，将烘干能力大和研磨能力小的矛盾在磨内达到完美的统一，具体技术性能参数见表2。
表2 HRM1900/2200立式磨技术性能
3.1 入磨物料综合水分
宝生公司采用电石渣、粘土、石灰石、硫酸渣、砂岩五组分配料，其原料配合比见表3，入磨物料综合水分为11.29%。
表3 原料配合比
3.2系统热平衡计算[2]
立式磨系统采用窑尾废气作为烘干热源，其废气成分见表4，废气量为85000Nm3/h，废气温度为320℃，立磨产量为75t/h，出磨生料平均水份1%，出磨废气温度为90℃，出磨生料温度为70℃，入磨原料温度为20℃，以0℃为计算基准。其系统热平衡计算结果见表5。
表4 窑尾废气成分
表5 系统热平衡计算
由计算结果得出：窑尾废气作为立磨的烘干热源，完全能够烘干综合水份为11.29%的原料。立磨气体含水量为0.3167KgH2O/Kg干空气， 由x=0.3167，t=90℃查表[3]可知，露点温度twb=72℃，说明气体在管道中和收尘器内不会结露。
4 结束语
国内首条高掺电石渣干磨干烧新型干法水泥生产线，采用HRM1900/2200型立式磨烘干兼粉磨生料，利用含水气22.77%的窑尾废气作为烘干热源，生产中完全能够烘干高湿原料，系统产量稳定在85t/h以上，平均电耗18kWh/t，取得了较好的效果。对综合利用电石渣作为水泥生产原料的生料制备系统起到了示范作用。
参 考 文 献
［1］肖其中, 卫耕, 唐根华等 利用立磨粉磨高湿原料的理论与实践. 水泥. 2003. 11
［2］于润如，严生编著《水泥厂工艺设计》 中国建材工业出版社. 1995
［3］南京化工学院，西安冶金建筑学院.《硅酸盐工业热工过程及设备》 中国建筑工业出版社. 1982.
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