白水泥生產中的技術創新

杜繼平，楊廣瑞

白水泥生產中的技術創新

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40萬噸熟料/白水泥，日產量為1300t，最大達到1500t，年最大白水泥熟料產量達到46.5萬噸、白水泥60萬噸，已成為世界最大、工藝過程最先進的一條白水泥生產線。

1 白水泥技術創新

1.1 石灰石一次水洗兩段破碎三次篩分技術

為使原料中的Fe2O3降至足夠低，必須對石灰石進行水洗，以去除開采運輸過程中粘附在石灰石表面的粘土等含鐵量高的雜質。本系統石灰石Ⅰ段破碎為顎式破碎機，Ⅱ段破碎選用錘式破碎機。在一段破碎后石灰石經三次篩分，一次、三次篩分為直線篩，二次篩分為回轉篩并加水洗,采用滾筒式連續清洗技術，并且對清洗用水進行沉淀循環利用，具有清洗干凈、用水節省的特點，這樣可以確保盡量不含雜土的純凈石灰石入廠。

1.2 生料制備干濕法結合技術

白水泥生產用硅質原料采用石英砂加葉臘石，為了提高其反應活性，需要將其單獨粉磨至45μm篩篩余＜3%的細度，而如此細粉含有大量的SiO2，會對工人的健康造成危害，因此葉臘石經過顎破加輥壓機兩段破碎后，入兩臺并聯的濕法磨單獨粉磨。采用濕法球磨，粉磨后的葉臘石料漿經過泵送進入生料輥磨中。為了減少粉磨過程中混入Fe2O3，濕法磨內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的特點，將葉臘石料漿在輥磨內與其他原料混合、烘干，出磨生料水分、產量及細度均可滿足白水泥的生產要求。由于生料制備過程中采用干、濕兩條線分別粉磨，生料成分控制及輥磨內物料烘干，是設計中的難點。

1.3 白水泥熟料的漂白及熟料冷卻熱回收技術及裝備

熟料出窯后入漂白機噴水急冷，之后再進入一臺篦式冷卻機。在一般白水泥生產線中出窯熟料只進入漂白機噴水急冷到100℃左右，出漂白機熟料經輸送設備運走，由于白水泥熟料水淬過程中熟料全部顯熱已變成水蒸氣蒸發無法回收，造成白水泥燒成熱耗要比普通硅酸鹽水泥高出很多。該生產線在漂白機內控制水淬后熟料溫度在～600℃，出漂白機入篦冷機二度冷卻，至100℃以下排出。這樣在篦冷機內白水泥熟料部分顯熱得到回收，出篦冷機～200℃左右廢氣用于回轉窯窯頭二次風和分解爐三次風，篦冷機完全實現無余風排放，出冷卻機熟料冷卻至32℃＋環境溫度以下。漂白機內噴水產生的水氣經過熱交換器將熱量傳給被加熱的熱空氣供煤磨系統烘干使用，剩余的含塵水氣通過窯頭電收塵器凈化處理后排放。窯頭熟料冷卻系統極其復雜，其工藝過程見圖1。

1.4 熟料燒成預分解技術

為滿足白水泥生產技術要求，自主開發了獨特的熟料燒成預分解系統，窯尾預分解系統采用單列五級旋風預熱器和TTF三噴騰分解爐，喂料可實現四、五級切換，出預熱器廢氣用于生料輥磨烘干，特別是回轉窯、分解爐要適應較低二、三次風的設計要求。從理論計算當入窯生料從C2～C1級旋風筒連接管道喂入時（即五級預熱），出C1級旋風筒廢氣溫度控制在380℃，可滿足生料輥磨內生料水分≤15.0%時的烘干要求；當生料粉磨物料水分波動較大，生料水分在15.0%～16.5%時，需控制入窯生料從C3～C2級旋風筒連接管道喂入（即四級預熱），此時出C1級廢氣溫度可提高到420℃，也能滿足生料烘干要求。出生料輥磨廢氣經一級旋風收塵器后最終入大型袋收塵器收塵后外排，當生料輥磨停止運轉時，出C1級旋風筒廢氣要通過C1級旋風筒至高溫風機的大風管有一段管道噴水霧降溫后才能入袋收塵器。燒成系統工藝流程見圖2。

圖1 窯頭熟料冷卻系統工藝過程示意圖

1.5 窯尾取消增濕塔，采用管道噴水技術

為了節省建設投資，考慮到增濕塔的使用效率不高，在設計中取消了增濕塔，用管道噴水系統替代。當生料輥磨與回轉窯同步生產時沒有問題，但由于生料輥磨能力為120t（干基）/h＞窯尾喂料量，生料輥磨相對于回轉窯運轉率只有75%左右。在出C1級旋風筒管道中將管道擴徑到?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到優質要求，白水泥熟料細粉多，水泥磨要適應這一特殊性能。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熟料大袋包裝設備。根據白水泥銷售需要，在同一臺水泥包裝機上可分別實現50kg、40kg和25kg紙袋包裝要求。

1.7 節能降耗技術

白水泥生產過程中，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內一淋到底，直到熟料溫度＜100℃。白水泥熟料出窯口＞1300℃，經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，快速凝固使雜色離子固溶于玻璃相中起到熟料漂白作用。上述水淬過程實際上只需要在1300℃急冷到550～600℃范圍內，在550～600℃以下熟料中礦物結晶已結束，過多淋水已無漂白作用，反而會使白水泥熟料變韌難磨。

由于白水泥生產工藝需要，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，目前國內小型白水泥廠熟料燒成熱耗大都在6207kJ/kg以上，世界上較先進的白水泥熟料燒成熱耗也大都在5225kJ/ kg以上。該生產線設計中充分考慮了節能降耗，對白水泥燒成系統中的廢熱、廢氣予以充分利用：

（1）預熱器出C1級旋風筒廢氣（380℃左右）用于生料粉磨烘干介質。

圖2 燒成系統工藝流程圖

（2）在以往白水泥生產中，沒有任何熱量回收，使用入窯二次風和分解爐三次風全部為冷空氣。本次設計使出窯熟料經漂白機水淬后，控制熟料的溫度在550～600℃進入篦冷機，出篦冷機200℃以上的廢氣用于窯頭二次風和分解爐三次風。由于提高了二次風和三次風溫，節約了燃料損耗，加快了燃料燃燒速度，有利于回轉窯穩定運轉。

（3）在漂白機內熟料淋水后生成了大量水蒸氣，設計中將這部分350～500℃過熱蒸氣抽走后，經過一臺熱管熱交換器將冷空氣預熱到200℃以上，用于煤磨（輥磨）烘干。

綜上所述，該生產線最大限度地利用了能源，白水泥熟料燒成熱耗為4890kJ/kg，達到目前國際上先進水平。

2 運行效果

阿爾博安慶白水泥有限公司年產40萬噸熟料/白水泥生產線于2009年12月4日生產出首批合格的白水泥熟料。該生產線自投產以來，生產情況良好，從運行情況看已經全面完成或超過合同規定的各項技術經濟指標。白水泥性能穩定、質量上乘，各項指標均達到或超過國家標準特級白水泥指標。2010年1月至2010年11月，共生產白水泥熟料24萬噸，企業實現產值1.2億元。

該生產線設計及系統考核的主要技術經濟指標見表1。

白水泥熟料熱耗較老生產線的6270kJ/kg，降低約1380kJ/kg，每噸熟料節約標煤42.86kg，按平均產量1400t/d和每年運轉320d計算，每年可節約標煤約19200t。水泥廠用回轉洗礦機，輥壓機細碎及濕法砂磨，干濕混合原料粉磨，白水泥二段漂白冷卻及二三次風供給等技術和設備的開發在國內屬首創，技術領先。從安慶阿爾博白水泥有限公司實際生產情況來看，其主要車間工藝流程目前處于世界先進水平，經濟技術指標先進?！?/p>

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2012-07-16；編輯：呂光