白水泥生產(chǎn)中的技術(shù)創(chuàng)新

杜繼平，楊廣瑞

白水泥生產(chǎn)中的技術(shù)創(chuàng)新

Technological Innovation in White Cement Production

杜繼平1，楊廣瑞2

阿爾博安慶白水泥有限公司年產(chǎn)40萬(wàn)噸熟料/白水泥，日產(chǎn)量為1300t，最大達(dá)到1500t，年最大白水泥熟料產(chǎn)量達(dá)到46.5萬(wàn)噸、白水泥60萬(wàn)噸，已成為世界最大、工藝過(guò)程最先進(jìn)的一條白水泥生產(chǎn)線。

1 白水泥技術(shù)創(chuàng)新

1.1 石灰石一次水洗兩段破碎三次篩分技術(shù)

為使原料中的Fe2O3降至足夠低，必須對(duì)石灰石進(jìn)行水洗，以去除開(kāi)采運(yùn)輸過(guò)程中粘附在石灰石表面的粘土等含鐵量高的雜質(zhì)。本系統(tǒng)石灰石Ⅰ段破碎為顎式破碎機(jī)，Ⅱ段破碎選用錘式破碎機(jī)。在一段破碎后石灰石經(jīng)三次篩分，一次、三次篩分為直線篩，二次篩分為回轉(zhuǎn)篩并加水洗,采用滾筒式連續(xù)清洗技術(shù)，并且對(duì)清洗用水進(jìn)行沉淀循環(huán)利用，具有清洗干凈、用水節(jié)省的特點(diǎn)，這樣可以確保盡量不含雜土的純凈石灰石入廠。

1.2 生料制備干濕法結(jié)合技術(shù)

白水泥生產(chǎn)用硅質(zhì)原料采用石英砂加葉臘石，為了提高其反應(yīng)活性，需要將其單獨(dú)粉磨至45μm篩篩余＜3%的細(xì)度，而如此細(xì)粉含有大量的SiO2，會(huì)對(duì)工人的健康造成危害，因此葉臘石經(jīng)過(guò)顎破加輥壓機(jī)兩段破碎后，入兩臺(tái)并聯(lián)的濕法磨單獨(dú)粉磨。采用濕法球磨，粉磨后的葉臘石料漿經(jīng)過(guò)泵送進(jìn)入生料輥磨中。為了減少粉磨過(guò)程中混入Fe2O3，濕法磨內(nèi)采用橡膠襯板和卵石研磨體。石灰石等其他原料采用中材裝備粉體公司的TRM3131輥磨粉磨，利用輥磨烘干能力強(qiáng)的特點(diǎn)，將葉臘石料漿在輥磨內(nèi)與其他原料混合、烘干，出磨生料水分、產(chǎn)量及細(xì)度均可滿足白水泥的生產(chǎn)要求。由于生料制備過(guò)程中采用干、濕兩條線分別粉磨，生料成分控制及輥磨內(nèi)物料烘干，是設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)。

1.3 白水泥熟料的漂白及熟料冷卻熱回收技術(shù)及裝備

熟料出窯后入漂白機(jī)噴水急冷，之后再進(jìn)入一臺(tái)篦式冷卻機(jī)。在一般白水泥生產(chǎn)線中出窯熟料只進(jìn)入漂白機(jī)噴水急冷到100℃左右，出漂白機(jī)熟料經(jīng)輸送設(shè)備運(yùn)走，由于白水泥熟料水淬過(guò)程中熟料全部顯熱已變成水蒸氣蒸發(fā)無(wú)法回收，造成白水泥燒成熱耗要比普通硅酸鹽水泥高出很多。該生產(chǎn)線在漂白機(jī)內(nèi)控制水淬后熟料溫度在～600℃，出漂白機(jī)入篦冷機(jī)二度冷卻，至100℃以下排出。這樣在篦冷機(jī)內(nèi)白水泥熟料部分顯熱得到回收，出篦冷機(jī)～200℃左右廢氣用于回轉(zhuǎn)窯窯頭二次風(fēng)和分解爐三次風(fēng)，篦冷機(jī)完全實(shí)現(xiàn)無(wú)余風(fēng)排放，出冷卻機(jī)熟料冷卻至32℃＋環(huán)境溫度以下。漂白機(jī)內(nèi)噴水產(chǎn)生的水氣經(jīng)過(guò)熱交換器將熱量傳給被加熱的熱空氣供煤磨系統(tǒng)烘干使用，剩余的含塵水氣通過(guò)窯頭電收塵器凈化處理后排放。窯頭熟料冷卻系統(tǒng)極其復(fù)雜，其工藝過(guò)程見(jiàn)圖1。

1.4 熟料燒成預(yù)分解技術(shù)

為滿足白水泥生產(chǎn)技術(shù)要求，自主開(kāi)發(fā)了獨(dú)特的熟料燒成預(yù)分解系統(tǒng)，窯尾預(yù)分解系統(tǒng)采用單列五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器和TTF三噴騰分解爐，喂料可實(shí)現(xiàn)四、五級(jí)切換，出預(yù)熱器廢氣用于生料輥磨烘干，特別是回轉(zhuǎn)窯、分解爐要適應(yīng)較低二、三次風(fēng)的設(shè)計(jì)要求。從理論計(jì)算當(dāng)入窯生料從C2～C1級(jí)旋風(fēng)筒連接管道喂入時(shí)（即五級(jí)預(yù)熱），出C1級(jí)旋風(fēng)筒廢氣溫度控制在380℃，可滿足生料輥磨內(nèi)生料水分≤15.0%時(shí)的烘干要求；當(dāng)生料粉磨物料水分波動(dòng)較大，生料水分在15.0%～16.5%時(shí)，需控制入窯生料從C3～C2級(jí)旋風(fēng)筒連接管道喂入（即四級(jí)預(yù)熱），此時(shí)出C1級(jí)廢氣溫度可提高到420℃，也能滿足生料烘干要求。出生料輥磨廢氣經(jīng)一級(jí)旋風(fēng)收塵器后最終入大型袋收塵器收塵后外排，當(dāng)生料輥磨停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，出C1級(jí)旋風(fēng)筒廢氣要通過(guò)C1級(jí)旋風(fēng)筒至高溫風(fēng)機(jī)的大風(fēng)管有一段管道噴水霧降溫后才能入袋收塵器。燒成系統(tǒng)工藝流程見(jiàn)圖2。

圖1 窯頭熟料冷卻系統(tǒng)工藝過(guò)程示意圖

1.5 窯尾取消增濕塔，采用管道噴水技術(shù)

為了節(jié)省建設(shè)投資，考慮到增濕塔的使用效率不高，在設(shè)計(jì)中取消了增濕塔，用管道噴水系統(tǒng)替代。當(dāng)生料輥磨與回轉(zhuǎn)窯同步生產(chǎn)時(shí)沒(méi)有問(wèn)題，但由于生料輥磨能力為120t（干基）/h＞窯尾喂料量，生料輥磨相對(duì)于回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)率只有75%左右。在出C1級(jí)旋風(fēng)筒管道中將管道擴(kuò)徑到?2800mm，安裝管道噴霧增濕降溫，替代了增濕塔功能，以保證窯尾大布袋收塵器安全工作。

1.6 水泥粉磨和包裝

水泥粉磨襯板和研磨體要滿足白水泥要求，采用球磨及高耐磨襯板和研磨體，可充分保證水泥的白度達(dá)到優(yōu)質(zhì)要求，白水泥熟料細(xì)粉多，水泥磨要適應(yīng)這一特殊性能。白水泥包裝要具有靈活性，除成品水泥有1.0t大袋包裝外還增加了1.0t熟料大袋包裝設(shè)備。根據(jù)白水泥銷售需要，在同一臺(tái)水泥包裝機(jī)上可分別實(shí)現(xiàn)50kg、40kg和25kg紙袋包裝要求。

1.7 節(jié)能降耗技術(shù)

白水泥生產(chǎn)過(guò)程中，大都采用水泥熟料用水急冷漂白的工藝，用以提高熟料白度，水泥熟料出窯后在漂白機(jī)內(nèi)一淋到底，直到熟料溫度＜100℃。白水泥熟料出窯口＞1300℃，經(jīng)水淬急冷熟料成分中微量Fe2O3得到還原，鐵鋁酸鹽以C6AF2形式出現(xiàn)，快速凝固使雜色離子固溶于玻璃相中起到熟料漂白作用。上述水淬過(guò)程實(shí)際上只需要在1300℃急冷到550～600℃范圍內(nèi)，在550～600℃以下熟料中礦物結(jié)晶已結(jié)束，過(guò)多淋水已無(wú)漂白作用，反而會(huì)使白水泥熟料變韌難磨。

由于白水泥生產(chǎn)工藝需要，出窯熟料水洗漂白后，熟料中濕熱變成水蒸氣全部損失掉，燒成熱耗比普通硅酸鹽水泥至少高30%以上，目前國(guó)內(nèi)小型白水泥廠熟料燒成熱耗大都在6207kJ/kg以上，世界上較先進(jìn)的白水泥熟料燒成熱耗也大都在5225kJ/ kg以上。該生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中充分考慮了節(jié)能降耗，對(duì)白水泥燒成系統(tǒng)中的廢熱、廢氣予以充分利用：

（1）預(yù)熱器出C1級(jí)旋風(fēng)筒廢氣（380℃左右）用于生料粉磨烘干介質(zhì)。

圖2 燒成系統(tǒng)工藝流程圖

（2）在以往白水泥生產(chǎn)中，沒(méi)有任何熱量回收，使用入窯二次風(fēng)和分解爐三次風(fēng)全部為冷空氣。本次設(shè)計(jì)使出窯熟料經(jīng)漂白機(jī)水淬后，控制熟料的溫度在550～600℃進(jìn)入篦冷機(jī)，出篦冷機(jī)200℃以上的廢氣用于窯頭二次風(fēng)和分解爐三次風(fēng)。由于提高了二次風(fēng)和三次風(fēng)溫，節(jié)約了燃料損耗，加快了燃料燃燒速度，有利于回轉(zhuǎn)窯穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

（3）在漂白機(jī)內(nèi)熟料淋水后生成了大量水蒸氣，設(shè)計(jì)中將這部分350～500℃過(guò)熱蒸氣抽走后，經(jīng)過(guò)一臺(tái)熱管熱交換器將冷空氣預(yù)熱到200℃以上，用于煤磨（輥磨）烘干。

綜上所述，該生產(chǎn)線最大限度地利用了能源，白水泥熟料燒成熱耗為4890kJ/kg，達(dá)到目前國(guó)際上先進(jìn)水平。

2 運(yùn)行效果

阿爾博安慶白水泥有限公司年產(chǎn)40萬(wàn)噸熟料/白水泥生產(chǎn)線于2009年12月4日生產(chǎn)出首批合格的白水泥熟料。該生產(chǎn)線自投產(chǎn)以來(lái)，生產(chǎn)情況良好，從運(yùn)行情況看已經(jīng)全面完成或超過(guò)合同規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。白水泥性能穩(wěn)定、質(zhì)量上乘，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)特級(jí)白水泥指標(biāo)。2010年1月至2010年11月，共生產(chǎn)白水泥熟料24萬(wàn)噸，企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值1.2億元。

該生產(chǎn)線設(shè)計(jì)及系統(tǒng)考核的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

白水泥熟料熱耗較老生產(chǎn)線的6270kJ/kg，降低約1380kJ/kg，每噸熟料節(jié)約標(biāo)煤42.86kg，按平均產(chǎn)量1400t/d和每年運(yùn)轉(zhuǎn)320d計(jì)算，每年可節(jié)約標(biāo)煤約19200t。水泥廠用回轉(zhuǎn)洗礦機(jī)，輥壓機(jī)細(xì)碎及濕法砂磨，干濕混合原料粉磨，白水泥二段漂白冷卻及二三次風(fēng)供給等技術(shù)和設(shè)備的開(kāi)發(fā)在國(guó)內(nèi)屬首創(chuàng)，技術(shù)領(lǐng)先。從安慶阿爾博白水泥有限公司實(shí)際生產(chǎn)情況來(lái)看，其主要車間工藝流程目前處于世界先進(jìn)水平，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)。■

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2012-07-16；編輯：呂光