CN103121801A - 水泥窑炉有害气体再循环利用低温煅烧低碱高标号熟料方法 - Google Patents

水泥窑炉有害气体再循环利用低温煅烧低碱高标号熟料方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种水泥窑煅烧熟料添加了矿化剂、废渣、废料、在回转窑内生成有害气体再循环利用的方法，其主要技术方案为：在窑尾烟室抽取一部分，900℃∽1100℃的高温高浓度有害气体，经旋风除尘器将窑灰收集后再回窑，高浓度碱气体通过管道，一路入窑头余热发电锅炉发电，并将碱冷凝收集下来，使其达到普通原料也能生产低碱水泥熟料；另一路抽入煤磨烘干煤粉冷凝吸附在煤粉上，作为矿化剂再次利用。

Description

水泥窑炉有害气体再循环利用低温煅烧低碱高标号熟料方法
技术领域
本发明属于建材领域，尤其涉及一种水泥窑炉有害气体再循环利用低温生产低碱高标号熟料方法。
背景技术
新型预分解干法回转窑是水泥生产的主流工艺生产线，它的不断大型化对节能减排起到决定性推动作用。然而由于设计不完善，节能减排多考虑物理方面的提高，少考虑化学因素的提高。因为我国西北部广大的高碱地区熟料强度低，被迫用低碱硅石配料来提高熟料强度，硅酸率提高为n＝2.6～2.8之间，反而造成液相量不足，热耗增加，熟料强度普遍低于55MPa，甚至小于50MPa。实际生产过程中往往采用旁路放风除氯、碱、硫，防止结皮堵塞预热器，它造成烧成困难，热耗、电耗增加和虑灰的二次倒运增加污染。没有考虑旁路放风除碱来提高熟料强度，更没考虑矿化剂的再循环利用。
中国发明专利200410012393.4提供了一种能有效降低窑内物料含碱量，使碱、硫循环结皮堵塞预热器的同时，还解决了煤矸石脱水问题。其不足之处是引出热烟气没有经过粗收尘，直接引入脱水管进行煤矸石粉脱水，这样煤矸石粉混大量的窑灰，作为混合材用影响水泥质量，作为原料碱又返回窑内更不合适。而且脱水后的废气温度太低根本不能进入四级预热器，进入后会造成新的结皮和热耗损失。
中国实用新型专利200920301403.4提供了一种旁路放风的骤冷器能迅速将高温(1100℃)热烟气迅速降到结皮温度以下，使气流中的挥发物质不会粘结在系统装备的边壁上，并确保放风处不结皮、无高温粉尘排出，不增加烧成系统漏风，解决了高挥发成分原、燃料的使用问题。骤冷器也叫旁路放风抽气探头，其不足之处是进风口处与冷风交汇常常结皮，需空气炮定时清理，并且还要专设一台冷风机，工艺复杂，电耗、煤耗增加。
文献中也公布了一种方法，谢峻林、何峰编写的水泥窑用无烟煤的催化燃烧[J]《硅酸盐学报》1998年12月。该技术用CaCO3，CaCO3+BaCO3，CaCO3+SrCO3，CaCO3+BaCO3+Sr(NO3)2+F2O3为催化剂研究试验对无烟煤的燃烧有一定的催化作用，适合水泥工业。其不足之处是：催化剂需加工，掺加的均匀性，催化剂种类对无烟煤和劣质煤都有一定的影响。
文献中也公布了一种方法，马保国主编的〖新型干法水泥生产工艺〗第8章水泥工业煤粉催化燃烧技术写道：魏国、杜鹤桂、刁曰升根据高炉的生产特点，选择MnO2、MgCO3、MnCO3、NaCl、MgCl、CaO、CaF2、转炉尘作为改善煤粉燃烧性能和强化煤粉燃烧的催化剂。实验室的动态燃烧实验表明：混加适当的催化剂可以缩短煤粉着火时间，提高煤粉燃烧率。几种催化剂中，NaCl及石灰的助燃效果较明显。此试验为回转窑有害气体再利用提供了思路和启示。
发明内容
本发明的目的在于解决现有公知技术有待进一步解决的问题，添加了氯盐矿化剂使碱更多的从熟料中挥发出来，并提供了一种水泥窑炉内碱、氯、硫有害气体再循环利用的方法，解决了窑尾抽取热风不用骤冷器和冷风机，利用现有余热锅炉发电、煤磨，使碱、氯、硫、氟等有害成份冷凝收集下来。使高碱熟料变为低碱熟料并解决了窑尾系统结皮堵塞，同时碱、氯、硫、氟等矿化剂随煤粉再一次入窑起矿化、催化作用：降低烧成温度，使煤耗显著降低，碱挥发增加。同时，由于碱挥发增大，窑皮表面液相粘度增大，反而增强了窑皮耐烧性，延长了耐火砖的使用周期，熟料强度28天提高了10Mpa。
本发明目的是通过以下技术方案实现的：
(一)低温煅烧低碱高标号熟料的原料及重量份数为：
石灰石63-83份，电石渣0-20份，石灰石渣，粘土8份-12份，炉渣3-6份，磷灰石+氯盐渣2份-4份，硫酸渣或铜渣2-5份。
(二)生产工艺方法为：
1、一种水泥窑炉有害气体再循环利用低温煅烧低碱高标号熟料方法，包括如下步骤：首先将石灰石、粘土、炉渣、磷灰石+氧化镁渣、硫酸渣或铜渣五种原料按重量配比后送入烘干磨成细粉，燃后再加入电石渣按重量比混合成生料，合格后入生料均化库，备新型干法预分解窑使用。
2、上述的一种水泥窑炉有害气体再循环利用，低温煅烧低碱高标号熟料方法，其特征在于回转窑烟室与煤磨相连接，用含盐的废气烘干煤粉能在200℃以前发生CaCl2吸附水和结晶水的脱水。
3、上述的原料石灰石、粘土、硫酸渣、废渣、外加剂中还包含有矿化剂成份SO3、P2O5、Cl-、F-、晶种和微量组份TiO、MnO、V，稀土原素，它们的组合能在1250～1350℃煅烧出硅酸盐熟料。
4、上述外加剂中Cl-和F-，它们能促使碱挥发，能阻止与硫反应生成KC23S12、NaC8aA存在熟料中，从而达到除碱快烧的效果。
5、本发明的优点在于：其一石灰石、粘土原料为主添加了废渣、外加剂配制的生料，熟料烧成范围很宽(K H＝0.82∽0.95)，硅酸率低(n＝1.95∽2.05)，能大幅度降低煤耗、提高产量；铝氧率范围也(P＝1.1∽1.5)宽，熟料强度(三天抗压强度28∽32Mpa、二十八天抗压强度58∽62Mpa)高，水泥熟料碱含量＜0.6％。
6、本发明的优点在于：氯盐能阻止硫与碱的结合，为此生产低碱水泥不用低碱硅石配料，达到节约能耗、减排。
7、本发明的优点在于：产量、质量提高而且不用抽取篦冷机的热风干扰喷煤嘴火焰形状。
8、本发明的优点在于：废气缺氧使煤粉生产安全得到保障。
9、本发明的优点在于：碱在烧成带与高温(1500～1700℃)煤粉燃烧又形成气体，它与窑皮充分接触增加了窑皮表面粘度，窑皮不易烧垮，从而起到了保护窑皮的作用，延长了窑的运转周期。
10、本发明的优点在于：煤粉有了催化剂燃烧燃烬速度快，爆发力强，用煤量减少，筒体散热可降低50℃。
11、本发明的优点在于：NOx因为烧成温度降低100～150℃，NO的生成量就会成倍减少，火焰短燃烧速度快产生NO少，窑截面空气流量增大形成的NO减少，再加上内循环物如碱的氯化物，能对燃料燃烧起抑制作用，促使NO分解。所以，在电石渣低温煅烧熟料并有氯存在下NOx的实测含量＜200mg/Nm3。
12、本发明的优点在于：技术改造利用了现有设备，少投资几千万元。
附图说明
图1是本发明实施的工艺流程图
具体实施方式
下面结合附图1详细描述本发明，但本发明的范围并不仅局限于实例，其要求保护的范围记载于权利要求的权项中。
实施例1
(一)水泥窑炉有害气体再循环利用低温煅烧低碱高标号熟料的原料及重量份数为：
石灰石63-83份，电石渣0-20份，石灰石渣，粘土8份-12份，炉渣3-6份，磷灰石+氯盐渣2份-4份，硫酸渣或铜渣2-5份。
(二)生产工艺方法为：
1、一种水泥窑炉有害气体再循环利用低温煅烧低碱高标号熟料方法，包括如下步骤：首先将石灰石70份、粘土11.5份、炉渣3份、磷灰石+氧化镁渣3份、硫酸渣或铜渣2.5份五种原料按重量配比后送入烘干磨成细粉，燃后再加入电石渣10份按重量比混合成生料，合格后入生料均化库，备新型干法预分解窑1250～1350℃煅烧碱熟料，当物料行进到烧成带时，氯、碱、硫挥发返回窑尾烟室1：烟室1按装有抽气管道与双筒旋风收尘器2、调速风机3、调速风机4、水暖锅炉6、煤磨7相连接，高温高浓度有害气体在煤磨中冷凝吸附在煤粉上再次回到窑内起矿化作用；另一路由调速风机3，到粗收尘8，进入窑头余热发电锅炉冷凝在熟料粉尘上，除碱完成。
实施例2与实施例1的不同之处在于：用氯、磷作矿化剂，能使CaCO3在600℃分解，在1250℃烧成低碱熟料。
实施例2与实施例1的不同之处在于：用氯、磷作矿化剂，能使CaCO3在600℃分解，在1350℃烧成低碱熟料。

Claims (10)

1.一种水泥窑炉有害气体再循环利用低温煅烧低碱高标号熟料方法，包括低温煅烧低碱高标号熟料的原料及重量份数为：
石灰石63-83份，电石渣0-20份，粘土8份-12份，炉渣3-6份，磷灰石+氯盐渣2份-4份，硫酸渣或铜渣2-5份。其特征在于：首先将石灰石、粘土、炉渣、磷灰石+氯盐渣、硫酸渣或铜渣五种原料按重量配比后送入烘干磨成细粉，燃后再加入电石渣按重量比混合成生料，合格后入生料均化库，备新型干法预分解窑使用。
2.如权利要求1所述的一种水泥窑炉有害气体再循环利用低温煅烧低碱高标号熟料方法，其特征在于回转窑烟室于窑头余热锅炉或混合材烘干机、水泥磨相互连通。
3.如权利要求1所述的一种水泥窑炉有害气体再循环利用低温煅烧低碱高标号熟料方法，其特征在于回转窑烟室与煤磨相连接。
4.根据权利要求1所述的原料石灰石、粘土、硫酸渣、废渣、外加剂中还包含有矿化剂成份SO3、P2O5、Cl-、F-、晶种和微量组份TiO、MnO2、V，稀土元素。
5.根据权利要求1所述的外加剂中Cl-、F-它们能促使碱挥发阻止生成KC23S12、NaC8aA存在熟料中，从而达到除碱、快烧的效果。
6.根据权利要求1所述的外加剂中在水泥窑炉有害气体再循环利用时，用含氯盐废气烘干煤粉能在200℃以前发生CaCl2吸附水和结晶水的脱水。
7.根据权利要求1所述的一种水泥窑炉有害气体再循环利用低温煅烧低碱高标号熟料方法，其特点在于回转窑内温度在1250～1350℃之间。
8.根据权利要求1所述的石灰石、粘土原料为主添加了废渣、矿化剂配制的生料，其特征在于熟料K H＝0.82∽0.95，n＝1.95∽2.05， P＝1.1∽1.5；水泥熟料碱含量＜0.6％。 
9.根据权利要求1所述的钙质、硅质原料和废渣替代铁质原料，其特征在于不受权利要求保护。
10.根据权利1所述的一种水泥窑煅烧熟料以钙质和硅质为主原料，其特征在于：熟料强度取值范围三天抗压强度28∽32Mpa  二十八天抗压强度58∽62Mpa属经济效益最大化。 
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