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2018年07月11日 10:51:44
新型干法电石渣生产水泥熟料工艺的浅析

一、引言

随着我国经济的飞速发展,PVC工业产业也得到快速的增长,生产装置能力不断扩大,装置规模日趋结构合理化,工艺技术水平也不断提高。电石渣是电石法生产聚氯乙烯(PVC)过程中电石水解反应的副产物。将电石渣用于制水泥是大量处理电石渣的有效途径,对新型干法电石渣制水泥熟料工艺的进行改造也是解决水泥生产应用的重要课题之一。

二、新型干法电石渣生产水泥熟料工艺特征及流程

电石渣与石灰石的物理特性、化学特性均有较大的差异,这些差异势必对利用石渣作为钙质原料煅烧水泥熟料的工艺设计与传统的新型干法工艺有一定的差别,在工程设计的各个环节要求具体如下:

1电石渣预处理系统

电石渣的预处理系统包括电石渣的初级脱水系统、机械脱水系统、滤饼输送系统、烘干及集尘系统、干粉储存等不同的阶段。电石渣对预处理过程中的要求如下:

1.1初级脱水系统

新型干法工艺产生的电石渣浆体同含量较低,在初步的脱水工艺中,一般采用自然沉降的方式进行处理,然后进入机械脱水系统。经过自然沉降后,电石渣浆体的固含量会上升,水分含量增加,不同工厂的电石渣其保水性不同,经过浓缩后的电石渣浆体水分含量也不相同。

1.2机械脱水系统

电石渣机械脱水方式较多,由于其具有良好的保水性,目前一般采用板框压滤机对电石渣脱水,当压滤系统控制较好时,电石渣滤饼可以获得较低的水分,而且水分比较稳定。对后续的输送及烘干过程均有利;当压滤系统控制较差时,则电石渣的水分波动较大,而且电石渣的水分较高,对后续的输送及烘干过程均不利。

在电石渣的烘干过程中需要电石渣滤饼均匀喂料,因此要求电石渣滤饼卸料稳定、水分稳定。板框压滤机的工作过程是间歇操作,因此需要多台压滤机组合形成一个工作单元进行循环来满足电石渣滤饼的连续稳定下料。目前一般情况下选择5台压滤机作为一个操作单元,需要较高的操作水平方可满足生产要求。

1.3电石渣滤饼输送系统

经过压滤后的电石渣需要输送进入烘干系统,对于距离较短的情况可以采用链板式输送机输送。目前也出现了采用管道泵送电石渣,其优点比较明显,但其故障率较高,使用效果不太理想。因此对电石渣滤饼的输送一般仍然采用皮带机输送,在输送过程中,需要对皮带的选择和输送角度进行慎重选择。一般情况下,输送电石渣的皮带机倾斜角度越小越有利;对皮带机的选择与普通的皮带输

送机选择方式有所不同,在选择的过程中将兼顾皮带机的输送能力和物料撒落等问题。

1.4电石渣烘干系统

随着生产工艺的不同,对电石渣的烘干系统选择也不同:当电石渣的使用量较小,其对石灰石的替代率在15%以下时,将电石渣直接喂入生料磨就可以满足烘干要求。当电石渣利用的规模扩大,则需要预先烘干电石渣,目前采用的烘干装置主要有两种:回转式烘干机、锤式烘干破碎机。当使用回转式烘干机时,电石渣烘干系统与水泥熟料烧成系统相互独立。当使用锤式烘干破碎机时,一般与窑尾预分解系统相结合,采用窑尾排出的高温烟气作为烘干的热源,预热器的级数则根据烘干对烟气温度的要求进行调整,一般设计为两级,预分解系统与烘干系统使用同一套废气处理系统。

1.5电石渣集尘系统

电石渣经过烘干后的集尘系统一般采用两级收尘的方式,一般首先采用旋风收尘器进行初步集尘,然后采用袋收尘器或者电收尘器进行收尘,达到大气污染粉尘排放指标,同时尽可能地收集电石渣干粉。在集尘系统中,初级旋风收尘系统变化较小,但第二级收尘系统与电石渣的烘干方式有关,当采用锤式烘干破碎机烘干时,烟气中的水蒸气含量很高(高达38%),普通的袋收尘器难以满足运行要求,一般采用5电场的电收尘器收尘。

2生料制备系统

2.1生料制备系统工艺

电石渣的原始粒度较细,满足生料对细度的要求,但是在烘干的过程中,颗粒之间发生聚结现象,造成烘干后的电石渣粒度较粗,不再满足生料对粒度的要求,因此需要对电石渣再次进行粉碎。当采用烘干破碎机烘干电石渣时。解决烘干后的电石渣粒度较粗的问题可以从两方面去进行:第一,可以将电石渣重新投人生料磨中完成粉磨,同时完成与其它物料组分的初步混合;第二,在烘干的过程中进行分选,粗粉返回烘干破碎机循环,细粉则作为产品收集,与其它物料的混合则采用其它的混合方式。可知,当电石渣的细度满足生料要求时,电石渣不再需要粉磨,可以直接参与生料配料。

2.2储存及计量系统

电石渣经过干燥后具有良好的流动性,同时粒子之间的粘附力较强,在储库内容易压实,给稳定卸料带来了困难。当储库内的料位太高,下层的电石渣被压实,卸料比较困难,而使用压缩空气时则一涌而出。不能稳定卸料;而储库内的料位太低时,电石渣没有经过压实,其流动性得不到控制,卸料时一涌而出,无法控制,因此电石渣储存需要选择一个合适的储库,保证电石渣卸料的稳定。电石渣在生料中的比例很大,其准确计量对生料的质量稳定影响很大。在实际工程设计中必须选择计量能力大、精度高、扬尘小的计量装置,另外物料卸料的不稳定给配料的准确计量造成很大的困难,使生料质量波动大,工况难以稳定,熟料的质量也得不到保证。

2.3输送系统

电石渣干粉颗粒细小,容重较低,粉体的基本特性也与石灰石生料的有一定的差别。其输送方式和输送装置都需要根据电石渣的特性来设计,不能套用传统的生料输送方式。电石渣粉体流动性良好,采用传统的皮带输送装置不能满足输送量的要求,而且扬尘太大,电石渣较低的容重要求输送装置的规格较大。

3预热预分解工艺

采用湿式电石渣作为钙质原料煅烧水泥熟料时,将电石渣烘干系统与预分解系统进行整合,采用窑尾预热器的高温烟气作为烘干的热源。电石渣烘干系统和预分解系统共用一套废气处理系统,为了满足高水分电石渣的烘干要求,窑尾预热器排出的高温烟气的温度、气体量必须受到相应的控制,需要根据电石渣的水分的变化,灵活调节高温烟气的温度。当电石渣的水分较高时,烘干烟气需要较高的温度和气体量,反之亦然,但都必须同时满足电石渣生料预热预分解的要求。

由于需要烘干水分较高的电石渣,预热器出口的烟气温度较高。这样预热器的级数必然较少,当电石渣的水分变化时,对预热器的级数要求也会发生变化,因此在预热器系统还需要采用分料的方式,即多点喂料来实现对高温烟气温度的灵活控制。

当湿式电石渣采用烘干破碎机进行烘干时,一般采用与窑尾预分解系统进行整合,采用窑尾预热器排出的高温烟气作为烘干热源,则必须将预分解系统与烘干系统一体化操作,包括电石渣的喂料、生料喂料、燃料喂料、生料分料等。

4回转窑煅烧系统

从前期试验情况看,当生料的细度满足要求时,电石渣生料的易烧性良好。当入窑生料的温度在750℃以上时,回转窑的规格不需节能降耗科学发展。要进行针对性设计,按照常规的回转窑规格即可以满足熟料煅烧要求;当人窑生料的温度较低时则需要对回转窑的能力进行进一步的核算,一般情况下可以采用适度放大回转窑的规格来满足熟料产量的要求。

5水泥制成系统

电石渣与石灰石分解后得到的CaO的烧结性能不一样,晶体结构也不一样,利用电石渣制水泥熟料得到的主要矿物的晶体形态也不一样。利用电石渣生产的水泥熟料可以获得较高的强度,同时易磨性良好,因此水泥制成系统的单位能耗相对较低。

三、总结

在我国利用电石渣生产水泥熟料始于上世纪七十年代,当时主要采用湿法长窑生产工艺,随后利用电石渣生产水泥熟料的工艺多种多样。新型干法电石渣生产水泥熟料工艺是一个变废为宝的设计研究方向,具有良好的经济效益、环境效益和社会效益,是一个具有挑战的机遇,也是我们今后紧抓机会努力工作的方向。


 

作者:汪 泳  出处:四川水泥  
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