含热值炉渣替代铝质原料生产水泥熟料.pdf

2023年第3期中图分类号：TQ172.6文献标志码：B文章编号：1007-0389（2023）03-39-02【DOI】10.13697/ki.32-1449/tu.2023.03.014含热值炉渣替代铝质原料生产水泥熟料刘德平1，邓亮1，程千里2（1.新疆天山水泥有限责任公司，新疆 乌鲁木齐，830000；2.中国中材国际工程股份有限公司（南京），江苏 南京 211100）0前言新疆尤其是南疆地区水泥原材料碱含量较高，其中硅铝质原料碱含量在3%5%之间，铝质原料比较匮乏。AKS公司生料配料所使用的铝质原料为页岩，价格高，碱含量高，不利于熟料煅烧，迫切需要寻找铝质原料的低价替代原料。为此，AKS公司在周边电厂寻到一种炉渣，经分析该炉渣可以替代部分铝质原料，降低生产成本。同时，该炉渣含有一定的热值，能替代一部分燃料，降低原煤的使用量；另一方面炉渣也属于工业固体废弃物，炉渣的使用能够减少废弃物排放，保护环境。可实现固废利用、节能减排、成本控制、质量保障多重效益。1炉渣应用可行性分析AKS公司使用炉渣代铝质原料生产水泥熟料前生料配料见表1。表1试验前生料配料方案%石灰石78砂岩8页岩9.5铁矿选矿废渣3绿土1.5炉渣成分分析见表2，3。该炉渣颜色偏黑，烧失量偏高，达16.85%，热值在6500kJ/kg左右，Al2O3含量在17%左右，炉渣化学成分和铝质原料相似，理论认为也可以替代部分铝质原料，具有热值用于生料中理论上可以替代部分燃料。表2炉渣热值分析项目炉渣含量/%水分15灰分66.47挥发分5.09固定碳28.29（kJkg-1)6 839收到基低位发热量表3炉渣化学成分分析%烧失量16.85SiO245.28Al2O316.02Fe2O37.46CaO9.64MgO2.49SO30.7合计98.442工业试生产由于炉渣具有一定的热值，在生料中掺量太多，易导致预热器温度高，容易结皮堵塞，影响正常生产；但掺量太少达不到节约资源，减低能耗的效果。为此，通过设计配料方案，将黑炉渣掺加比例由1%，1.5%，2%，2.5%，3.0%分别进行试验，找出最佳掺加比例，试验方案见表4。为试验炉渣替代部分铝质原料，降低熟料煅烧煤耗的可行性，AKS公司根据上述配料方案进行工业试生产。由于炉渣细度细，水分大，单独下料容易堵塞配料库，且配比较少不易控制比例，为此化验室将炉渣与绿土搭配进入配料库，根据炉渣和绿土的容重，确定搭配的比例。且因炉渣具有热值，在使用过程中，公司烧成车间安排专人负责巡检预热器系统，将系统清堵时间由4h/次，缩短为2h/次，并随时关注预热器系统各级温度变化，防止温度过高引起系统结皮堵塞。表4试验生料配料方案编号12345原料配比/%石灰石77.877.877.677.677.5砂岩8.08.28.48.68.6页岩9.08.37.87.16.7铁矿选矿废渣33333绿土1.21.21.21.21.2黑炉渣11.52.02.53.0随着带热值炉渣的掺加比例的提高，预热器系统特别是C1出口温度有所提高，物料逐渐发粘，分解炉缩口、C5下料管结皮频次增加。通过不断优化试验，最终得到出炉渣掺量2%时为，系统运行状况最佳，节煤效果也得到体现。在此掺量下C1出口温度由实验前的310提高到实验时的330，试验效果最理想，试验前后系统操作参数及熟料质量对比见表5，6。实验前2%炉渣投料量t340340C1负压Pa5 1005 150C1出口温度310330分解炉出口温度885890头煤用量（th-1）9.89.8尾煤用量16.415.9二次风温1 2201 215三次风温880900分解率%9392表5试验前后系统参数变化生产技术刘德平，等：含热值炉渣替代铝质原料生产水泥熟料-392023年第3期表6试验前后熟料质量对比实验前2%炉渣三率值KH0.900.90SM2.412.38IM1.381.41w（f-CaO）%1.331.48抗压强度/MPa3d29.530.328d57.157.7由表5，6可知，通过2%的炉渣替代部分铝质原料进行生料配料，在相同熟料率值控制下，节约铝质原料1.7%。同时，预热器系统整体温度提高，生料预热，在分解炉出口温度不变的情况下，可减少尾煤量，分解炉用煤量由16.4t/h降到15.9t/h，减少尾煤用量0.5t/h，入窑生料分解率变化不大。烧成系统回转窑电流、二三次风温、熟料游离氧化钙、熟料抗压强度等同实验前无太大波动，达到了预期效果。3结语AKS公司通过掺加1%3%带热值炉渣代替部分铝质原料用于生料配料的试验研究，最终试验出了2%炉渣掺量是最佳掺量，在此掺量下，系统运行工况较稳定。由于炉渣含有热值，使生料提前得到预烧，在相近分解炉出口温度、分解率的情况下，尾煤减少了0.5t/h，回转窑台时产量215t/h，折合降低吨熟料实物煤耗约2.5kg，按原煤采购单价700元/t计算，年节约原煤采购成本约280万元，实现了废物利用、节约能源、降低成本的良好效果。（收稿日期：2023-03-06）溜子角度偏小导致的堵料情况。751WF01751NG01900原设计方案751WF01751NG01900751SC018.300增加螺旋输送机方案图2增加螺旋输送机（2）采用大功率且变频调速的螺旋输送机，其内部结构要求能够处理黏湿物料并具备简单的挤压破碎能力。（3）确保一定的锁风效果，降低前段密封秤的锁风要求，为后续密封秤日常检修及维护提供便利。最终改造后，煤磨原煤输送系统实际运行效果良好。由于进料溜子角度几乎是垂直的，且螺旋输送机具备主动给料的能力，原先磨内喂料溜子堵料的情况大大缓解。部分大块（200mm200mm200mm）原煤也可以通过铰刀的挤压，具备一定的破碎功能。同时，也缓解了磨机由于大块震动的问题。3.2采用钢格板控制来料粒度为防止大块及异物进入原煤仓堵塞后续输送线路，在前序下料溜子中设置钢格板，保证原煤的顺利通过，同时防止大块物料或者其他异物。3.3辅助摄像头远程监控在钢格板位置设置摄像头，画面接至中控，可远程实时监控下料状况，了解下料信息。尽管这些改进措施对于解决当前问题十分有效，我们也意识到这些改进措施仅是暂时解决方案。在实施改进措施过程中，需要注意一些关键问题，例如，在设计源头加强对物料的把控是非常重要的，特别是对于物料的颗粒、特性、水分等综合因素的考虑。此外，还需要更加合理地选择一些关键设备，以确保最大程度地提高生产效率。最后，需要根据不同场景和情况进行适当的调整和改进，以确保能够不断提高生产效率，实现长期和稳定的发展。另外，改进措施的实施可能会涉及到一些成本和资源的投入。因此，在实施改进措施之前，需要进行适当的成本和效益分析，以确保我们的投入得到了合理的回报。此外，还需要与各个部门和团队进行有效的沟通和协调，以确保改进措施能够得到顺利的实施和推广。4结语煤磨及原煤输送是一个非常重要的生产环节，也是一个需要不断改进和优化的领域。通过加强对于物料的把控，选择合适的设备和方法，以及不断探索和学习新的技术和方法，我们相信可以不断提高生产效率和质量，实现更加长期和稳定的发展。（编辑：刘翠荣）（收稿日期：2023-04-07）（上接第36页）生产技术刘德平，等：含热值炉渣替代铝质原料生产水泥熟料-40