CN106630706B - 粘湿性钙质物料制备水泥生料的方法 - Google Patents

Abstract

一种粘湿性钙质物料制备水泥生料的方法，尤其涉及一种粘湿性钙质物料作为水泥熟料的主要原料来制备生料粉的方法；粘湿性钙质物料由烘干破碎机打散烘干后经过第一选粉机选出符合生料粒度的细粉，粗粉喂入辅助原料粉磨装置；辅助原料经过粉磨装置进行粉磨烘干成细粉，经过第二选粉机选出符合生料粒度的细粉，粗粉返回粉磨装置，与钙质物料粗粉一起进行循环粉磨；采用本发明中所述的方法制取水泥生料，提高了烘干效率和粉磨效率，降低了系统电耗与热耗；实现了熟料冷却机中排出废气的充分利用；减少了烘干破碎机后续的废气排放量，还实现不同粘湿性钙质物料的烘干与打散。

Description

粘湿性钙质物料制备水泥生料的方法

技术领域

本发明涉及一种制备水泥生料的方法，尤其涉及一种粘湿性钙质物料作为水泥熟料的主要原料来制备生料粉的粘湿性钙质物料制备水泥生料的方法。

背景技术

钙质原料是水泥制造的主要原料，有天然形成的钙质原料，也有将工业废渣作为原料的作法，根据钙质原料产生路径不同，钙质原料的性能差别较大，有块状的，有粉状的，也有成大块石头状的，也有粘湿性物料，特别是湿法工业工艺产生的工业废渣，大部分是高水份、粘度较大的粉体，这些粘湿性原料也是生产水泥的优质资源，如白垩、电石渣与其它以钙为主的粘湿性物料。

白垩又称白土粉，是一种微细的碳酸钙的沉积物，是方解石的变种。成构白垩的颗石来源的球藻是一种植物性的鞭毛虫类，它有两条等长的鞭毛，体呈球状大小为3～35微米，在其细胞表面覆盖的大量微小的石灰质壳就是颗石，为1～11微米大小的扁圆状或扁椭圆状，有时具喇叭状突起。在海水上面，漂浮着许多极小的动物和植物，其中有一种称为“多胚孔”的单细胞动物，这些生物的外壳是由石灰组成的，当这些生物体死掉以后，它们极其微小的身躯沉到海底，长此以往，逐渐粘结形成白垩或白垩土。由于地球表面的各种运动，往往使得那些本来在水下的土地变成了陆地，原来在海底的白垩土层被抬移了上来。

白垩的主要成分为碳酸钙，氧化钙含量一般在50％以上，是生产水泥的天然好原料。白垩除应用水泥工业外，制成粉笔是其最为常见的应用。白垩一般在海洋中形成，本身颗粒很细，烘干打散后平均粒径比烧制水泥熟料的生料粉颗粒还小，基本不用继续磨细即可满足水泥生料的生产要求，但白垩中往往会含有一些杂质，如土、砂等，这些颗粒比生料粗，需要将其选出并加以粉磨，才能满足生料粒度的要求。

白垩一般从地下挖掘开采，水份含量较高，一般在20～40％之间，同时具有一定的粘度；在欧洲等地方以前用湿法磨制工艺来生产水泥，随着新型干法生产水泥工艺的逐渐成熟，其技术指标明显优于湿法生产工艺，湿法生产水泥工艺逐渐被淘汰。含水量较高而颗粒度又较细的白垩，需要先将其烘干制成干粉状物料后，才能在新型干法水泥工生产艺中进行应用。

电石渣是煤化工行业用乙炔法生产PVC、PVA等树脂的工业废渣，主要成分为Ca(OH)₂，生产过程中有干排和湿排两种排放方式，湿排电石渣含水率在90～92％之间，经过先进的压滤等物理脱水方法，水份能降到25％左右，电石渣中CaO含量很高，普遍能达到60％以上，是水泥工业替代石灰石生产水泥熟料的优质钙质原料，电石渣中颗粒多为细微颗粒，其中1～50微米颗粒占80％以上。需要将其烘干后才能在新型干法水泥工艺中进行应用。

还有很多类似于白垩、电石渣的粘湿性钙质物料，不一一列举，这些原料也同样需要经过烘干、粉碎、分散工艺，然后才能在新型干法水泥生产工艺中作为原料进行应用。

对于水份含量较高的物料，球磨机的气固间换热效率低，难以满足烘干的要求，在使用球磨机前使用烘干机将物料烘干是较为常用的手段；但烘干机的烘干效率较低，系统热耗却较高。

新型干法水泥生产线中的窑系统尾废气是烘干原料的理想热源，但普通的新型干法生产线以五级预热器为主，而五级预热器和四级预热器中，窑尾系统产生的热废气不能满足水份含量在12％以上的高水份物料的烘干需求，此时往往要通过将热风炉和窑头废气联合使用或直接采用三级以下预热器的方式来实现高水份物料的烘干。

窑系统产生的高温废气不能满足物料烘干要求的时候，热风炉是常用的补充热源，但一般热风炉都是用空气来助燃来产生热烟气，这时热烟气的温度较低，通常在500℃以下，这时的热风炉烟气与窑系统的高温废气(包含窑头、窑尾废气)相混合，为了满足烘干物料的要求，只能提高烘干风量，但同时会产生更多的烘干后废气，不但增加了系统热耗，在后续低温废气处理系统中废气处理风量也相应增大，进而增加了废气处理电耗。水泥窑系统的窑头废气是热空气，这些高温窑头废气在燃料燃烧过程中如果能合理使用，热风炉就能产生温度较高的热烟气，进而提高窑尾、热风炉等混合烘干的热风温度，进而能降低系统烘干热耗与后续废气处理电耗。

到目前为止，立磨是实现原料粉磨烘干较为理想的设备，但对于颗粒较细的物料，立磨本身的料床粉磨会受到细粉影响，设备振动较大，难以保持立磨的稳定运行；同时，不需粉磨的细粉物料进入立磨进行粉磨，也造成了能量浪费。

将高水份物料烘干、打散，将块状物料粉磨成细粉，针对不同物料实行分开处理、分工完成，是一种较为理想的生料制备方法，本发明就是利用高温的冷却机含氧废气供燃料在热风炉燃烧，产生温度较高的烘干热风，利用高效烘干与打散的烘干破碎机实现白垩的烘干、打散，用粉磨装置完成辅助块状物料的粉磨，最终完成生料粉的制备。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种粘湿性钙质物料制备水泥生料的方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：燃料与助燃气体在第一热风炉里燃烧，带预热器的窑系统的冷却机废气通入第一热风炉，为第一热风炉提供燃料继续燃烧、燃尽，产生高温烟气；

第二步：来自带预热器的窑系统的预热器废气与第一热风炉燃烧后产生的高温烟气相混合，通入烘干破碎机；

第三步：将来自配料系统的粘湿性钙质物料喂入烘干破碎机，经过烘干破碎机烘干打散，烘干后的粉状物料进入第一选粉机进行选粉；

第四步：将第二热风炉燃烧后产生的热风通入粉磨装置，并将来自配料系统的辅助原料喂入粉磨装置进行粉磨烘干，粉磨烘干后的粉状物料进入第二选粉机进行选粉；

第五步：第一选粉机选出符合生料粒度要求的细粉经第一收尘器进行细粉收集，第一选粉机选出的粗粉进入粉磨装置进行粉磨，第二选粉机选出符合生料粒度要求的细粉经第二收尘器进行细粉收集，第二选粉机选出的粗粉进入粉磨装置进行循环粉磨；

第六步：第一收尘器收集的钙质物料细粉与第二收尘器收集的混合细粉在生料粉均化储存装置中混合成水泥生料；

第七步：烘干破碎机烘干粘湿性钙质物料后的废气依次经过第一选粉机、第一收尘器、第一风机后排入大气，粉磨装置烘干混合料后的废气依次经过第二选粉机、第二收尘器、第二风机后排入大气。

作为本发明的一种改进，所述第一步中第一热风炉所用助燃气体可以是熟料冷却机尾段废气，也可以是富氧气体或纯氧，使得燃料在第一热风炉中燃烧后产生温度更高的烟气，从而使得进入烘干破碎机的烘干气体温度更高，以提高烘干破碎机的烘干效率，减小后续废气处理程序中的废气处理量，从而降低系统能耗。

作为本发明的另一种改进，所述第一步中带预热器的窑系统的冷却机废气为空气与窑排出的高温熟料换热后的尾段热废气或空气与窑排出的高温熟料换热后的中段热废气或空气与窑排出的高温熟料换热后的尾段热废气、窑排出的高温熟料换热后的中段热废气的混合气体；在不影响窑系统生产与熟料冷却的情况下，充分利用熟料冷却机的废气供粘湿性物料烘干使用，实现了资源的再利用；也使得热风炉产生较高的烟气，提高了烘干破碎机内烘干气体的温度，进而提高了烘干破碎机的烘干效率，并减小后续废气处理风量，从而减小系统电耗。

所述第二步中带预热器的窑系统的预热器为2～5级预热器，当窑系统的预热器为5级预热器时，其排出的废热气温度较低，烘干物料时需要较多的废热气；当窑系统的预热器采用2～4级预热器时，其排出的废热气温度较高，烘干破碎机内烘干物料的气体温度随之升高，降低了后续工作中废气处理系统的废气处理量。

所述第三步中的第一选粉机为卧式选粉机。

所述第四步中的粉磨装置为球磨机；球磨机完成辅助原料与钙质物料中粗粉的粉磨，最后两路符合生料粒度的细粉混合在一起，经过均化作用制成生料粉。

作为本发明的另一种改进，所述第四步中的粉磨装置为粉磨与烘干效率较高的立磨，将立磨与第二选粉机集成一个整体，形成集粉磨、烘干、选粉于一体的设备，提高了粉磨效率的同时降低了系统能耗。

所述第四步中第二热风炉的助燃气体是来自于窑系统冷却机中排出的废气的一部分。

有益效果：

1、利用烘干和打散效率较高的烘干破碎机完成配比在80％左右的粘湿性钙质物料的烘干和打散工序，同时利用小型粉磨装置完成配比在20％左右的辅助原料的粉磨与粉体制备工序；针对不同的物料的物理性质分别选用适合的粉体制备装备，提高了烘干效率和粉磨效率，降低了系统电耗与热耗。

2、在维持窑系统低热耗的情况下，实现窑尾废气与窑头(熟料冷却机中排出)废气的充分利用。

3、将熟料冷却机的高温废气作为粘湿性钙质物料烘干用热风炉的二次供风，大大提高了热风炉的出炉烟气温度，也增加了热风炉燃料的燃烧速度与燃烧效率，从而提高了入烘干破碎机的烟气温度。

4、窑系统的窑尾高温废气与经热风炉加热后温度更高的烟气相混合，得到温度较高的进入烘干破碎机烘干的热风，大大降低了烘干破碎机后续的废气排放量，进而为后续废气处理系统减少了能源消耗。

5、将烘干破碎机烘干后的粉体经过选粉机选粉，粗粉喂入辅助原料粉磨装置，减少了烘干破碎机的物料处理量，进而提高烘干破碎机的烘干与打散效率。

6、针对不同的粘湿性钙质物料水份，用窑系统的5级预热器或2～4级预热器变换的实施方式，结合粘湿性钙质物料烘干用热风炉的富氧或全氧燃烧技术，实现不同粘湿性钙质物料的烘干与打散。

7、针对辅助原料的水份、易磨性不同，辅助原料采用球磨机或立磨转换技术，实现辅助原料的高效粉磨与烘干，并延长粉磨设备的使用寿命，做到与烘干破碎机的烘干打散能力相匹配，从而保证生料的合理与低能耗制备。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合具体实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

图1为本发明的工艺流程框图示意图

图2为本发明的第一热风炉助燃气体为富氧气体时工艺流程框图示意图

图3为本发明的预热器为5级预热器时工艺流程框图示意图

图4为本发明的预热器为2～4级预热器时工艺流程框图示意图

图5为本发明的粉磨装置为立磨时工艺流程框图示意图

图6为本发明的第二热风炉的助燃气体为冷却机废气的一部分时工艺流程框图示意图

图中虚线箭头方向表示气流运动方向，实线箭头方向表示物料运动方向

下面结合附图对本发明作进一步描述。

如图所示，一种粘湿性钙质物料制备水泥生料的方法，包括以下步骤：

第一步：燃料与助燃气体在第一热风炉里燃烧，带预热器的窑系统的冷却机废气通入第一热风炉，为第一热风炉提供燃料继续燃烧、燃尽，产生高温烟气；

第二步：来自带预热器的窑系统的预热器废气与第一热风炉燃烧后产生的高温烟气相混合，通入烘干破碎机；

第三步：将来自配料系统的粘湿性钙质物料喂入烘干破碎机，经过烘干破碎机烘干打散，烘干后的粉状物料进入第一选粉机进行选粉；

第四步：将第二热风炉燃烧后产生的热风通入粉磨装置，并将来自配料系统的辅助原料喂入粉磨装置进行粉磨烘干，粉磨烘干后的粉状物料进入第二选粉机进行选粉；

第五步：第一选粉机选出符合生料粒度要求的细粉经第一收尘器进行细粉收集，第一选粉机选出的粗粉进入粉磨装置进行粉磨，第二选粉机选出符合生料粒度要求的细粉经第二收尘器进行细粉收集，第二选粉机选出的粗粉进入粉磨装置进行循环粉磨；

第六步：第一收尘器收集的钙质物料细粉与第二收尘器收集的混合细粉在生料粉均化储存装置中混合成水泥生料；

第七步：烘干破碎机烘干粘湿性钙质物料后的废气依次经过第一选粉机、第一收尘器、第一风机后排入大气，粉磨装置烘干混合料后的废气依次经过第二选粉机、第二收尘器、第二风机后排入大气。

如图1，所述第一步中带预热器的窑系统的冷却机废气为空气与窑排出的高温熟料换热后的尾段热废气或空气与窑排出的高温熟料换热后的中段热废气或空气与窑排出的高温熟料换热后的尾段热废气、窑排出的高温熟料换热后的中段热废气的混合气体；在不影响窑系统生产与熟料冷却的情况下，充分利用熟料冷却机的废气供白垩烘干使用，实现了资源的再利用；也使得热风炉产生较高的烟气，提高了烘干破碎机内烘干气体的温度，进而提高了烘干破碎机的烘干效率，并减小后续废气处理风量，从而减小系统电耗。

如图3，所述第二步中的带预热器的窑系统的预热器为5级预热器，在新型干法5级预热器窑系统正常煅烧水泥熟料的情况下，充分利用窑尾废气供白垩烘干用，窑系统本身能保持较低的热耗。

普通带预热器与分解炉的新型干法水泥窑系统，一般以5级预热器为主，预热器废气出口温度在300～350℃居多，熟料冷却机尾段热废气温度在210～270℃居多。假设：以5000t/d水泥熟料生产线，生料磨产量为420t/h，钙质物料：辅助原料＝82％：18％，预热器废气出口温度320℃，熟料冷却机(尾段)废气温度为240℃，粘湿性钙质物料水份约30％，辅助原料水份约12％，窑头窑尾废气全部利用，将含氧气量21％左右的熟料冷却机尾段废气通入第一热风炉，供燃料燃烧的同时本身废气温度得以升高，第一热风炉的烟气与窑尾废气混合作为烘干破碎机的烘干热源，根据热平衡计算，入烘干破碎机的热风温度约600℃。

作为本发明的一种改进，如图2，第一步所述的第一热风炉所用助燃气体用富氧气体或纯氧替代，使得燃料在第一热风炉中燃烧后产生温度更高的烟气，从而使得进入烘干破碎机的烘干气体温度更高，以提高烘干破碎机的烘干效率，减小后续废气处理程序中的废气处理量，从而降低系统能耗。以纯氧替代第一热风炉的助燃气体为例，由于减小了助燃空气量(即传统上的一次风量)，进入烘干破碎机的热风温度提高到约670℃，根据热平衡计算，烘干破碎机出口废气量就相应较少约11％。

作为本发明的另一种改进，所述第一步中带预热器的窑系统的冷却机废气为冷却机中段热废气，使得第一热风炉燃烧后可以产生温度更高的烟气，从而提高进入烘干破碎机的烘干气体温度，达到提高烘干破碎机的烘干效率的目的，同时可减小后续工艺中废气处理量，从而减小系统电耗。

作为本发明的另一种改进，如图4，所述第二步中带预热器的窑系统的预热器为2～4级预热器，排出预热器的废气温度提高，在从第一热风炉中排出烟气温度不变的情况下，提高了进入烘干破碎机的烘干气体温度。例如：四级预热器废气温度一般在370～400℃，还以上述案例进行热平衡计算，进入烘干破碎机的混合热风温度提高约30℃，相应烘干破碎机出口废气量就较少约5％。

作为本发明的另一种改进，如图5，所述第四步中的粉磨装置可为球磨机，也可以为立磨；根据辅助原料的水份与易磨性的具体情况，合理选用粉磨装置。对于水份较大的辅助原料采用立磨较为合适，对于磨蚀性大的辅助原料采用球磨机较为合适；对于普通物料，立磨具有较高的粉磨效率与烘干效率。

作为本发明的一种变化，所述第三步中第一选粉机为卧式选粉机，烘干破碎机的废气与粉料一起以下进风的方式进入第一选粉机，以侧出风的方式将细粉带出。

作为本发明的另一种改进，将所述第四步中的第二选粉机与立磨组成一个整体，形成集粉磨、烘干、选粉于一体的设备，从而提高辅助原料与粘湿性钙质物料粗粉的粉磨与烘干效率。

作为本发明的另一种改进，所述第一热风炉采用热值较高的天然气与富氧助燃技术相结合的方式，使得出第一热风炉的烟气温度达1000℃以上，从而使得入烘干破碎机的热风达700℃以上(在窑头、窑尾废气全部利用的情况下)，大大提高了粘湿性钙质物料在烘干破碎机中的烘干效率，也大大降低了烘干破碎机后续工艺中的处理风量，节省了后续废气处理系统的电能消耗。

本发明还可以改进为图6所示的工艺流程，即所述第四步中的第二热风炉的助燃气体是冷却机排出废气的一部分，冷却机废气(含氧21％左右的空气与出窑1400℃左右的熟料换热后的废气)供两套热风炉的燃料燃烧用。

本发明根据粘湿性钙质物料及辅助原料的性能，充分发挥烘干破碎机对粉状高水份物料的烘干打散功能、发挥粉磨装置对辅助块状物料的粉磨功能；并充分利用窑系统的窑头冷却机废气充当第一热风炉的二次风，既提高了燃料的燃烧效率，又提高了窑头冷却机的废气温度，使得出第一热风炉的烟气温度更高，从而提高了入烘干破碎机的热风温度，进而提高烘干破碎机的烘干效率，又能降低后续废气处理风量和电耗，是一种低能耗、高效率的生料制备方法。

Claims (9)

1.一种粘湿性钙质物料制备水泥生料的方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：燃料与助燃气体在第一热风炉里燃烧，带预热器的窑系统的冷却机废气通入第一热风炉，为第一热风炉提供燃料，燃料进行燃烧、燃尽后，产生高温烟气；

第二步：来自带预热器的窑系统的预热器废气与第一热风炉燃烧后产生的高温烟气相混合，通入烘干破碎机；

第三步：将来自配料系统的粘湿性钙质物料喂入烘干破碎机，经过烘干破碎机烘干打散，烘干后的粉状物料进入第一选粉机进行选粉；

第四步：将第二热风炉燃烧后产生的热风通入粉磨装置，并将来自配料系统的辅助原料喂入粉磨装置进行粉磨烘干，粉磨烘干后的粉状物料进入第二选粉机进行选粉；

第五步：第一选粉机选出符合生料粒度要求的细粉经第一收尘器进行细粉收集，第一选粉机选出的粗粉喂入粉磨装置进行粉磨，第二选粉机选出符合生料粒度要求的细粉经第二收尘器进行细粉收集，第二选粉机选出的粗粉喂入粉磨装置进行循环粉磨；

第六步：第一收尘器收集的钙质物料细粉与第二收尘器收集的混合细粉在生料粉均化储存装置中混合成水泥生料；

第七步：烘干破碎机烘干粘湿性钙质物料的废气依次经过第一选粉机、第一收尘器、第一风机后排入大气，粉磨装置烘干混合物料后的废气依次经过第二选粉机、第二收尘器、第二风机后排入大气。

2.根据权利要求1所述一种粘湿性钙质物料制备水泥生料的方法，其特征在于：所述第一步中第一热风炉所用助燃含氧气体可用富氧气体或纯氧替代。

3.根据权利要求1所述一种粘湿性钙质物料制备水泥生料的方法，其特征在于：所述第一步中带预热器的窑系统的冷却机废气为空气与窑排出的高温熟料换热后的尾段热废气或空气与窑排出的高温熟料换热后的中段热废气或空气与窑排出的高温熟料换热后的尾段热废气、窑排出的高温熟料换热后的中段热废气的混合气体。

4.根据权利要求1所述一种粘湿性钙质物料制备水泥生料的方法，其特征在于：所述第二步中带预热器的窑系统的预热器为2～5级预热器。

5.根据权利要求1所述一种粘湿性钙质物料制备水泥生料的方法，其特征在于：所述第三步中的第一选粉机为卧式选粉机。

6.根据权利要求1所述一种粘湿性钙质物料制备水泥生料的方法，其特征在于：所述第四步中的粉磨装置为球磨机。

7.根据权利要求1所述一种粘湿性钙质物料制备水泥生料的方法，其特征在于：所述第四步中的粉磨装置为立磨。

8.根据权利要求7所述一种粘湿性钙质物料制备水泥生料的方法，其特征在于：所述第二选粉机与立磨组成一体。

9.根据权利要求1所述一种粘湿性钙质物料制备水泥生料的方法，其特征在于：所述第四步中的第二热风炉的供氧气体是窑系统冷却机中排出的废气的一部分。