CN109293259B - 一种水泥窑协同处置高效煤粉锅炉粉煤灰工艺 - Google Patents
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Abstract
一种水泥窑协同处置高效煤粉锅炉粉煤灰工艺，属于水泥生产技术领域。其特征在于，制备步骤包括：将高效煤粉锅炉粉煤灰与水泥生料一同送入生料均化库中，储存均化后，喂入烧成设备，煅烧成水泥熟料；或者，高效煤粉锅炉粉煤灰直接与均化后的生料一起喂入烧成设备，煅烧成水泥熟料；所述的高效煤粉锅炉粉煤灰与生料的质量比为：0.8~1.4：98.6~99.2。本发明实现水泥窑协同处置高效煤粉锅炉粉煤灰的方法。可以大量的消化高效煤粉锅炉粉煤灰且不产生新的污染物，粉煤灰作为水泥熟料的原料全部被再利用。
Description
技术领域
一种水泥窑协同处置高效煤粉锅炉粉煤灰工艺，属于水泥生产技术领域。
背景技术
随着高效煤粉锅炉的使用产生了大量粉煤灰，这些粉煤灰的处理成为一个新的环保难题，主要是因为煤粉在锅炉中燃烧效率不一，该粉煤灰与传统的电厂燃煤锅炉粉煤灰相比，参数有很大的离散性，给传统粉煤灰使用单位的产品质量控制带来较大困难。
与传统电厂粉煤灰相比，高效煤粉锅炉产生的粉煤灰具有以下特点：
（1）、烧失量较高（最高可达50%），普遍含有一定热值（约873K-cal/kg）。传统粉煤灰主要是作为水泥粉磨站的一种混合材使用，高效煤粉锅炉粉煤灰烧失量过高，其未燃碳是有害成分，烧失量越大，含碳量越高，商品混凝土的需水量就越大，从而导致水胶比提高，会严重影响粉煤灰效用的充分发挥，同时粉煤灰烧失量过高会严重影响对商品混凝土中含气量的控制。
（2）、f-CaO偏高（≥5.0）。水泥游离钙要求控制在1.5%以内，高游离钙的粉煤灰掺入会造成水泥游离钙超标，进而造成安定性不良，甚至会发生严重的建筑垮塌事故。
（3）、成分波动较大。因高效煤粉锅炉粉煤灰供应厂家数量较多（可达几十家），规模相对较小，且产生环境、脱硫脱硝等工艺流程存在差异，造成不同厂家提供的粉煤灰成分波动较大，不适用于追求质量稳定的水泥粉磨站。
高效煤粉锅炉是一种因生产工艺原因需要频繁开停的蒸汽锅炉，区别于普通燃煤锅炉具有燃烧效率高、停启速度快、外排烟尘量少的特点，属于政府提倡的新兴环保节能技术，需要用“高效煤粉锅炉”代替传统燃煤锅炉，高效煤粉锅炉产生的废弃物高效煤粉锅炉粉煤灰，因多项技术指标与传统粉煤灰有较大区别（游离钙高，烧失量高），后续处置手段还没有成熟，目前国内主流处置方式是：采用少量锅炉粉煤灰搭配传统粉煤灰混合使用，作为混合材用到水泥制备工序，但为了不影响水泥指标，处置量较少，成本较高，且因用户多、规模散小、燃烧效率不一、质量不稳定，容易对下游使用单位质量和成本造成负面影响，使用传统电厂粉煤灰的单位因为上述指标问题，无法使用；常规的垃圾处置方式（如填埋）占地面积大、费用高、受环保制约；更加先进、合理的处置方式还处于探索阶段。
该种粉煤灰处置难度大，制约了高效煤粉锅炉技术全面推广普及，形成了发展的瓶颈，给环保工作带来较大压力。本发明将粉煤灰通过计量设备掺入水泥煅烧前的生料中，经过均化处理后，与生料一起直接进入预热器分解炉，经过回转窑的煅烧，最终生成水泥熟料，可以大量的消化高效煤粉锅炉粉煤灰且不产生新的污染物，粉煤灰作为水泥熟料的原料全部被再利用，节约了自然资源，是一项很有推广价值的生产工艺。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种处置量大、产品质量优异的水泥窑协同处置煤粉锅炉粉煤灰工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该水泥窑协同处置高效煤粉锅炉粉煤灰工艺，其特征在于，制备步骤包括：
将高效煤粉锅炉粉煤灰与水泥生料一同送入生料均化库中，储存均化后，喂入烧成设备，煅烧成水泥熟料；
或者，
高效煤粉锅炉粉煤灰直接与均化后的生料一起喂入烧成设备，煅烧成水泥熟料；
所述的高效煤粉锅炉粉煤灰与生料的质量比为：0.8~1.4：98.6~99.2。
高效煤粉锅炉粉煤灰是由高效煤粉锅炉燃烧煤粉而生成的燃后残留物和高效煤粉锅炉烟气收尘设备的收集物，这种粉煤灰具有高游离钙、高烧失量（极端条件下烧失量可达到60%，游离钙可达到7.0），并且具有化学成分和烧失量波动大的特点。本发明利用该种粉煤灰上述及细度小于生料细度的特点，将粉煤灰按照一定的比例均匀稳定的添加到生料中，与生料一起直接进入预热器分解炉，经过回转窑的煅烧，最终生成水泥熟料；最终实现水泥窑协同处置高效煤粉锅炉粉煤灰的方法。
优选的，所述的烧成设备中还加入各设备的收集灰，各设备的收集灰与生料的质量比为：0.6~1.4： 98.6~99.4；所述各设备的收集灰为窑尾余热锅炉收集灰、电袋复合收尘器的收集灰和增湿塔的落灰。本发明的方法中还可以加入适量的各设备的收集灰，仍然能够满足水泥的性能要求。
优选的，所述的高效煤粉锅炉粉煤灰中游离钙含量为3.0%~6.0%，烧失量为3.5%~60.5%。本发明优选的游离钙和烧失量的高效煤粉锅炉粉煤灰可以在保证水泥的性能的情况下最大量添加到水泥生料中。
优选的，所述的高效煤粉锅炉粉煤灰的细度为80μm筛余量为0.6%~1%，所述的生料细度为80μm筛余量16%~20.0%。优选的高效煤粉锅炉粉煤灰的细度能够与生料的细度更好的搭配，制备的水泥产品的性能更好。
优选的，所述的高效煤粉锅炉粉煤灰化学成分包括：SiO220.2%~50.87%、Al2O36.5%~16.27%、Fe2O33.1%~7.87%、CaO5.1%~12.83%、MgO0.7%~1.88%、SO30.9%~2.26%、R2O0.4%~0.93%、Cl-0.08%~0.24%。优选的高效煤粉锅炉粉煤灰的成分在水泥生料中的适应性更好，添加量的高效煤粉锅炉粉煤灰能够充分保证水泥的性能。
优选的，所述的高效煤粉锅炉粉煤灰化学成分包括：SiO243.64%、Al2O313.96%、Fe2O36.75%、CaO11.01%、MgO1.61%、SO31.94%、R2O0.8%、Cl-0.21%。最优选的高效煤粉锅炉粉煤灰的成分能够以本发明的最大量添加，同时保证水泥的性能优异。
优选的，所述的生料的重量份组成为石灰石84~85.2、砂岩9.0~9.3、铝矾土2.7~3.12、铜粉2.0~2.22。本发明对水泥生料配料针对高效煤粉锅炉粉煤灰的特性进行调整优化，提高石灰石、砂岩、铜粉用量，降低铝矾土用量，使得本发明能够在添加了高效煤粉锅炉粉煤灰后水泥的性能能够进一步提高。
优选的，所述的生料的重量份组成为石灰石84.6、砂岩9.15、铝矾土2.91、铜粉2.11。达到本发明水泥的最佳性能。
与现有技术相比，本发明的所具有的有益效果是：高效煤粉锅炉粉煤灰是由高效煤粉锅炉燃烧煤粉而生成的燃后残留物和高效煤粉锅炉烟气收尘设备的收集物，这种粉煤灰具有高游离钙、高烧失量（极端条件下烧失量可达到60%，游离钙可达到7.0），并且具有化学成分和烧失量波动大的特点。本发明利用该种粉煤灰上述及细度小于生料细度的特点，将粉煤灰按照一定的比例均匀稳定的添加到生料中，与生料一起直接进入预热器分解炉，经过回转窑的煅烧，最终生成水泥熟料；最终实现水泥窑协同处置高效煤粉锅炉粉煤灰的方法。本发明可以大量的消化高效煤粉锅炉粉煤灰且不产生新的污染物，粉煤灰作为水泥熟料的原料全部被再利用，节约了自然资源。
附图说明
图1为本发明的一种水泥窑协同处置高效煤粉锅炉粉煤灰工艺的适配装置示意图。
其中，1、粉料罐车 2、输送管道 3、粉煤灰存储库 4、收尘器 5、库底出料电动闸阀6、计量称 7、螺旋输送机 8、上空气斜槽 9、生料均化库 10、入窑提升机 11、入窑空气斜槽12、生料空气斜槽 13、拉链机 14、拉链机电动闸阀 15、入库提升机 16下空气斜槽。
具体实施方式
参照附图1：本实用新型的一种水泥窑协同处置高效煤粉锅炉粉煤灰装置：包括生料均化库9，生料均化库9的库顶配套设置在入库提升机15的出料口下方，入库提升机15的入料口对应设在生料空气斜槽12的出料口下方，拉链机13上对应入库提升机15的入料口设有拉链机电动闸阀14；入库提升机15底部的出料口下方设有下空气斜槽16，下空气斜槽16的出料口设在拉链机13的尾端设在入窑提升机10的入料口上方，入窑提升机10的出料口下设有入窑空气斜槽11；拉链机13上方设有粉煤灰存储库3，粉煤灰存储库3底部的出料口上设有库底出料电动闸阀5，粉煤灰存储库3底部的出料口下方设有计量称6；粉煤灰存储库3的顶部的投料口处设有收尘器4；粉煤灰存储库3的顶部的投料口处设有输送管道2；计量称6的下方设有螺旋输送机7，所述螺旋输送机7上设有窑尾余热锅炉收集灰投料区；拉链机13上设有电袋复合收尘器收集灰投料区和增湿塔落灰投料区。
粉煤灰存储库3为Φ8.5x18m的圆筒钢板库，库内有效高度22.5m，库容1000m3；库底出料电动闸阀5为电动、手动组合阀门 800*800mm；计量称6为转子式计量称，喂料量：1-10t/h；螺旋输送机7的输送量为50t/h。
本装置在生料制备工段增加粉煤灰存储库3及库底出料电动闸阀5和计量称6；增设用于粉料罐车1卸料的输送管道2将粉煤灰送入粉煤灰存储库3；增设螺旋输送机7将计量称6输出的粉煤灰送至拉链机13中；为了保证粉煤灰存储库3的仓内负压和防止粉尘外溢在粉煤灰存储库3的库顶安装收尘器4。煤粉锅炉燃烧后的粉煤灰由粉料罐车1收集并运输到水泥熟料生产线场地，利用粉料罐车1的压缩空气通过输送管道2将粉煤灰送入粉煤灰存储库3中。粉煤灰存储库3中的粉煤灰按照一定的比例均匀稳定的通过库底出料电动闸阀5和计量称6，粉煤灰与窑尾余热锅炉收集灰混合通过螺旋输送机7送到拉链机13中与电袋复合收尘器的收集灰和增湿塔的落灰混合。
通常生产状态下，拉链机13将粉煤灰与各设备的收集灰混合并输送到拉链机电动闸阀14处，混合物料通过拉链机电动闸阀14与生料空气斜槽12所输送的生料进入入库提升机15混合提升，再经上空气斜槽8送入生料均化库9中。掺有粉煤灰的生料经生料均化库9储存均化后，经计量设备、下空气斜槽16、入窑提升机10、入窑空气斜槽11喂入烧成设备，煅烧成水泥熟料。
在特殊的生产条件下，拉链机电动闸阀14可以关闭，拉链机13将粉煤灰与各设备的收集灰混合并输送到机头下料口，混合物料与生料均化库9经下空气斜槽16输送的生料进入入窑提升机10混合提升，再经入窑空气斜槽11喂入烧成设备，煅烧成水泥熟料。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，其中实施例1为最佳实施。
实施例1
检测高效煤粉锅炉粉煤灰化学成分包括：SiO243.64%、Al2O313.96%、Fe2O36.75%、CaO11.01%、MgO1.61%、SO31.94%、R2O0.8%、Cl-0.21%；
生料的重量份组成为石灰石84.6、砂岩9.15、铝矾土2.91、铜粉2.11；
将高效煤粉锅炉粉煤灰、各设备的收集灰与水泥生料一同送入生料均化库中，高效煤粉锅炉粉煤灰中游离钙含量为4.0%，烧失量为20%。高效煤粉锅炉粉煤灰与生料的质量比为： 1.4：98.6，高效煤粉锅炉粉煤灰的细度为80μm筛余量为0.8%，生料细度为80μm筛余量18%。各设备的收集灰与生料的质量比为：1.4： 98.6；各设备的收集灰为窑尾余热锅炉收集灰、电袋复合收尘器的收集灰和增湿塔的落灰；储存均化后，喂入烧成设备，采用常规水泥烧成制度煅烧成水泥熟料。
实施例2
检测高效煤粉锅炉粉煤灰化学成分包括：SiO248.1%、Al2O314.3%、Fe2O34.5%、CaO8.9%、MgO1.2%、SO31.35%、R2O0.86%、Cl-0.22%；
生料的重量份组成为石灰石84.9、砂岩9.06、铝矾土3.08、铜粉2.07；
将高效煤粉锅炉粉煤灰、各设备的收集灰与水泥生料一同送入生料均化库中，高效煤粉锅炉粉煤灰中游离钙含量为4.6%，烧失量为19.7%。高效煤粉锅炉粉煤灰与生料的质量比为：1.4：98.6，高效煤粉锅炉粉煤灰的细度为80μm筛余量为0.9%，生料细度为80μm筛余量17%。各设备的收集灰与生料的质量比为：1.2： 98.8；各设备的收集灰为窑尾余热锅炉收集灰、电袋复合收尘器的收集灰和增湿塔的落灰；储存均化后，喂入烧成设备，采用常规水泥烧成制度煅烧成水泥熟料。
实施例3
检测高效煤粉锅炉粉煤灰化学成分包括：SiO233.27%、Al2O310.7%、Fe2O34.5%、CaO8.9%、MgO1.82%、SO32.10%、R2O0.6%、Cl-0.13%；
生料的重量份组成为石灰石84.2、砂岩9.2、铝矾土2.8、铜粉2.16；
将高效煤粉锅炉粉煤灰、各设备的收集灰与水泥生料一同送入生料均化库中，高效煤粉锅炉粉煤灰中游离钙含量为5.3%，烧失量为47.5%。高效煤粉锅炉粉煤灰与生料的质量比为：1.4： 98.6，高效煤粉锅炉粉煤灰的细度为80μm筛余量为0.9%，生料细度为80μm筛余量17%。储存均化后，喂入烧成设备，采用常规水泥烧成制度煅烧成水泥熟料。
实施例4
检测高效煤粉锅炉粉煤灰化学成分包括：SiO250.87%、Al2O316.27%、Fe2O37.87%、CaO12.83%、MgO1.88%、SO32.26%、R2O0.93%、Cl-0.24%；
生料的重量份组成为石灰石84、砂岩9.3、铝矾土2.7、铜粉2.22；
将高效煤粉锅炉粉煤灰、各设备的收集灰与水泥生料一同送入生料均化库中，高效煤粉锅炉粉煤灰中游离钙含量为3.0%，烧失量为3.5%。高效煤粉锅炉粉煤灰与生料的质量比为：1.0：99，高效煤粉锅炉粉煤灰的细度为80μm筛余量为1%，生料细度为80μm筛余量20.0%。各设备的收集灰与生料的质量比为：0.8：99.2；各设备的收集灰为窑尾余热锅炉收集灰、电袋复合收尘器的收集灰和增湿塔的落灰；储存均化后，喂入烧成设备，采用常规水泥烧成制度煅烧成水泥熟料。
实施例5
检测高效煤粉锅炉粉煤灰化学成分包括：SiO220.2%、Al2O36.5%、Fe2O33.1%、CaO5.1%、MgO0.7%、SO30.9%、R2O0.4%、Cl-0.08%；
生料的重量份组成为石灰石85.2、砂岩9.0、铝矾土3.12、铜粉2.0；
将高效煤粉锅炉粉煤灰、各设备的收集灰与水泥生料一同送入生料均化库中，高效煤粉锅炉粉煤灰中游离钙含量为6.0%，烧失量为60.5%。高效煤粉锅炉粉煤灰与生料的质量比为：0.8： 99.2，高效煤粉锅炉粉煤灰的细度为80μm筛余量为0.6%，生料细度为80μm筛余量16%。各设备的收集灰与生料的质量比为：0.6：99.4；各设备的收集灰为窑尾余热锅炉收集灰、电袋复合收尘器的收集灰和增湿塔的落灰；储存均化后，喂入烧成设备，采用常规水泥烧成制度煅烧成水泥熟料。
实施例6
检测高效煤粉锅炉粉煤灰化学成分包括：SiO243.64%、Al2O313.96%、Fe2O36.75%、CaO11.01%、MgO1.61%、SO31.94%、R2O0.8%、Cl-0.21%；
生料的重量份组成为石灰石84.6、砂岩9.15、铝矾土2.91、铜粉2.11；
高效煤粉锅炉粉煤灰直接与均化后的生料一起喂入烧成设备，高效煤粉锅炉粉煤灰中游离钙含量为4.0%，烧失量为20%。高效煤粉锅炉粉煤灰与生料的质量比为： 1.4：98.6，高效煤粉锅炉粉煤灰的细度为80μm筛余量为0.8%，生料细度为80μm筛余量18%。采用常规水泥烧成制度煅烧成水泥熟料。
实施例7
检测高效煤粉锅炉粉煤灰化学成分包括：SiO248.1%、Al2O314.3%、Fe2O34.5%、CaO8.9%、MgO1.2%、SO31.35%、R2O0.86%、Cl-0.22%；
生料的重量份组成为石灰石84.9、砂岩9.06、铝矾土3.08、铜粉2.07；
高效煤粉锅炉粉煤灰直接与均化后的生料一起喂入烧成设备，高效煤粉锅炉粉煤灰中游离钙含量为4.6%，烧失量为19.7%。高效煤粉锅炉粉煤灰与生料的质量比为：1.4：98.6，高效煤粉锅炉粉煤灰的细度为80μm筛余量为0.9%，生料细度为80μm筛余量17%。各设备的收集灰与生料的质量比为：0.8：99.2；各设备的收集灰为窑尾余热锅炉收集灰、电袋复合收尘器的收集灰和增湿塔的落灰；采用常规水泥烧成制度煅烧成水泥熟料。
对比例1
基本制备过程同实施例1，不同的是生料的重量份组成为石灰石83.1、砂岩8.5、铝矾土3.6、铜粉1.7。
实施例和对比例制备的水泥熟料的性能测试结果见。
表1 实施例和对比例制备的水泥熟料的性能
。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.一种水泥窑协同处置高效煤粉锅炉粉煤灰工艺，其特征在于，制备步骤包括：
将高效煤粉锅炉粉煤灰与水泥生料一同送入生料均化库中，储存均化后，喂入烧成设备，煅烧成水泥熟料；
或者，
高效煤粉锅炉粉煤灰直接与均化后的生料一起喂入烧成设备，煅烧成水泥熟料；
所述的高效煤粉锅炉粉煤灰与生料的质量比为：0.8~1.4：98.6~99.2；所述的高效煤粉锅炉粉煤灰化学成分包括：SiO220.2%~50.87%、Al2O36.5%~16.27%、Fe2O33.1%~7.87%、CaO5.1%~12.83%、MgO0.7%~1.88%、SO30.9%~2.26%、R2O0.4%~0.93%、Cl-0.08%~0.24%；所述的生料的重量份组成为石灰石84~85.2、砂岩9.0~9.3、铝矾土2.7~3.12、铜粉2.0~2.22；所述的高效煤粉锅炉粉煤灰的细度为80μm筛余量为0.6%~1%，所述的生料细度为80μm筛余量16%~20.0%。
2.根据权利要求1所述的一种水泥窑协同处置高效煤粉锅炉粉煤灰工艺，其特征在于：所述的烧成设备中还加入各设备的收集灰，各设备的收集灰与生料的质量比为：0.6~1.4：98.6~99.4；所述各设备的收集灰为窑尾余热锅炉收集灰、电袋复合收尘器的收集灰和增湿塔的落灰。
3.根据权利要求1所述的一种水泥窑协同处置高效煤粉锅炉粉煤灰工艺，其特征在于：所述的高效煤粉锅炉粉煤灰中游离钙含量为3.0%~6.0%，烧失量为3.5%~60.5%。
4.根据权利要求1所述的一种水泥窑协同处置高效煤粉锅炉粉煤灰工艺，其特征在于：所述的高效煤粉锅炉粉煤灰化学成分包括：SiO243.64%、Al2O313.96%、Fe2O36.75%、CaO11.01%、MgO1.61%、SO31.94%、R2O0.8%、Cl-0.21%。
5.根据权利要求1所述的一种水泥窑协同处置高效煤粉锅炉粉煤灰工艺，其特征在于：所述的生料的重量份组成为石灰石84.6、砂岩9.15、铝矾土2.91、铜粉2.11。
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