2010-10-14 13:55:55 来源:水泥人网

水泥制造:立窑技术VS新型干法技术

水泥人网】摘要:

虽然习惯将现存的水泥制造技术分为回转窑和立窑两大类,但它们并不是相互分离的独立体系。经典水泥工艺教程将水泥的工艺过程概括为“两磨一烧”,再次粉磨对两种水泥制造技术是完全通用的,区别只是“一烧”的过程现设备,因而评价两种水泥制造技术的先进与落后实质上是结两种煅烧过程与设备的比较。 

何谓先进技术?在资源、能源、环境和就业已成这制约人类经济和社会发展瓶颈的今天,先进水泥技术应该是资源消耗少,能耗低,无污染或者能把污染控制在可以接受的程度。那么现代化立窑水泥技术的情况是怎样呢? 

1 先进立窑水泥现新型干法水泥技术经济指标对比 

在落后的土立窑和普通机立窑占多数的背景下,将五类立窑水泥技术经济指标合并统计,分析结果自然不会先进,但是把先进的机械化立窑现新型干法水泥和各项技术经济指标比较,结果发现其各项经济指标并不亚于新型干法窑,有些甚至优于新型干法窑,进入21世纪以来,许多立窑水泥企业开始由单纯扩张的发展模式,更加注重质的提高,先进机械化立窑的进步速度明显加快,可以肯定随着现代化立窑的发展,先进立窑的各项指标还将有新的提高,判其落后实在难以服从。

2 两种水泥煅烧技术的热效率分析

(1)现代化立窑先进体现在熟料煅烧过程能耗的降低

从熟料矿物形成机理分析,CaCO3分解的特点之一是CO2的排出使新生CaO的结构具有多孔,这种多孔性使它新生化学反应能力强,活性大,在立窑煅烧条件下其活性来不及降低就参加熟料形成反应,有利于加快固相反应中的化学反应速度。

从工程学角度而言,立窑煅烧过程的燃料燃烧属于无烟燃烧,燃烧,它首先把燃料与生料均匀混合,燃烧产生的热量几乎全部用于加热生料,少量靠近窑筒体的热料会通过筒体散热,所幸筒体是固定不动的,容易采取保温措施,当采用暗火煅烧时,煅烧产生的废气透过料层时,烘干预热料球,出窑废气温度远远小于100℃,带走的热量极少,熟料离开系统时也会带走热量,但是在立窑系统中。物料自上而下动力,助燃空气自下而上动力,高温物料携带的热量对助燃空气进行了预热,过程合理、热损少,出料温度可控制在环境+60℃温度内,故热工原理是合理的,传统立窑的不足是燃烧条件差,因为料饼及大料球内部煅烧容易缺氧并发生不完全燃烧,随着技术的不断进步,例如配料控制技术的进一步完善,强化生料均化,窑型结构、送风方式的改进,小料包球使料球水分的大幅降低等,现代化立窑熟料耗热完全可以控制在(600~700)×4.18kj内,它属于热效率高的设备。

(2)水泥回转窑的热效率并不高

水泥回转窑的传热方式是以辐射为主的,物料在窑内的填充率一般只有5~17%,多数空间被闲置,它的外表面积大,散热多,保温困难,作为热工设备,它的热效率并不高,一般40只有%。

(3)新型干法先进主要体现在对废气余热的回收上

如上述,保持新生CaO的多孔性是保持其化学反应能力强,活性大的前提条件,但是这种多孔性结构通常只是刚刚分解出的CaO才具有这种特征。新型干法物料分解是在经过预热器、分解炉、再入回转窑的过程中完成的,分解过程拉长,分解产物CaO活性降低。在预热器内分解出来的CaO(约20%~40%)进入分解炉升温收缩,晶格会密实化,从而使CaO活性降低。所以,新型干法虽然入窑物料分解率比其他形式的回转窑技术高出很多,(约85%~95%),积极作用是窑的产量翻番,副作用是新生态的CaO活性倍减。水泥熟料固相反应的另一特点是放热反应,理论上放热量达420J/g时,就足以使物料温度升高300℃以上,对熟料形成过程的反应并无重大突破,其热效率仍只有55%左右,还有45%左右的热能被浪费掉,虽然采用余热发电可以进一步提高系统的综合热利用率,但这已不是水泥制造技术本身的功劳,可以预见,仍将会有更新的水泥技术出现。

3 两种技术的资源利用分析

(1)对原料的适应性

众所周知,新型干法水泥系统对原料有着严格要求,把K2O、Na2O、Cl-和SO3列为有害成分,这导致许多矿产资源不能利用,《水泥厂设计规范》明确规定石灰石中(K2O+Na2O)<0.6%,Cl->0.015%,燃烧中硫含量小于2.0,而立窑水泥制造技术则不存在这些限制。它会使许多新型干法水泥技术判为废矿的资源得以利用。

(2)矿石储量要求

水泥厂所需矿产资源储量与工厂规模和矿山服务年限成递增关系。新型干法水泥厂规模一般较大,矿山服务年限要求长,对小储量矿山的利用受到限制,而立窑水泥厂对矿石储量要求低,更能够有效利用小储量矿山。我国水泥矿产相对不够丰富,最大限度的利用资源,是我们的重要战略,水泥窑立窑技术在资源利用方面的这些特点无疑是具有非常重要意义的。

粉尘排放 :人们对立窑水泥指责最多的是粉尘污染,其实这对现代化立窑技术来说是冤枉的,土立窑、一般机械化立窑由于工艺不完善,不能保证煅烧过程热工制度稳定,烧成看火岗位不得不采用甚至明火操作,从而造成粉尘排放量大,先进的机立䆥特别是现代化立窑水泥生产线工艺及设备完善配套,熟料烧成完全可以暗火操作甚至闭门烧窑,厚厚的湿料层相当于一台高效除尘器,随废气逸出的粉尘在透过湿料层时很容易被滞留下来,而在新型干法水泥系统中物料层几乎始终牌悬浮状态,废气携带粉尘通过旋风分离器离开热工系统,而旋风分离器的分离效率很低,一般只有90%,这样大量的粉尘随着废气排出,从而加大了粉尘治理的难度和工作量,新型干法水泥系统的收尘也面临着新的考验。

4 废气中的有害气体排放

(1)CO2排放量

熟料煅烧过程中,生料分解和燃烧产生CO2,燃料燃烧产生的CO2与热耗有关。现代化立窑的热耗比新型干法窑低,CO2排放相对亦低。

(2)SO2排放

水泥熟料在燃烧过程中,原燃料中所含硫也被燃烧,从而发生变化,随着原燃料的形态不同,排放量也不同。

(3)NOx

主要是指NO 和NO2,其主要来源中燃料中部份含氮有机物燃烧时分解氧化。

5 铬污染

水泥厂由于窑内使用的镁铬砖引进的。

 

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