協(xié)同處置危廢對熟料生產(chǎn)運(yùn)行影響數(shù)據(jù)對比分析研究

趙旭紅，張廣芳，何 晨，方 力

（1.溧陽中材環(huán)保有限公司，江蘇 溧陽 213300；2.臨沂國建環(huán)境科技有限公司，山東 臨沂 276000）

0 引言

近年來國內(nèi)大范圍推廣水泥窯協(xié)同處置危廢行業(yè)及水泥行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級[1]，同時隨著人們對危廢協(xié)同處置的聚焦關(guān)注、資源投入，水泥窯協(xié)同處置危廢領(lǐng)域也將出現(xiàn)處置量更大、對水泥生產(chǎn)干擾更小、處置種類范圍更寬的新技術(shù)工藝路線[2]，對協(xié)同處置危廢生產(chǎn)運(yùn)行大數(shù)據(jù)分析至關(guān)重要，保證在水泥產(chǎn)品質(zhì)量及人員設(shè)備環(huán)境安全的前提下，加大協(xié)同處置危廢量，既節(jié)約原材料，又可解決周邊的環(huán)境污染問題，具有良好的社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益[3]。

某水泥廠利用5000t/d熟料生產(chǎn)線協(xié)同處置危廢項(xiàng)目已運(yùn)行多年，企業(yè)長期致力節(jié)能環(huán)保和綠色轉(zhuǎn)型提升，危廢處置技術(shù)水平穩(wěn)步提升。為了做好經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)的積累，以及企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展與持續(xù)進(jìn)步，基于三年的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為企業(yè)提供生產(chǎn)情況分析，通過數(shù)據(jù)的規(guī)律尋找水泥窯協(xié)同處置危廢對水泥窯熟料產(chǎn)質(zhì)量的影響，實(shí)現(xiàn)控制過程的節(jié)能提效，同時保證各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)穩(wěn)定運(yùn)行。

1 3年危廢處置量及系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率統(tǒng)計

某水泥廠是2003年天津院設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)型5000 t/d熟料生產(chǎn)線，主要設(shè)備參數(shù)如表1。根據(jù)2019～2021年三年統(tǒng)計數(shù)據(jù)，危廢處置量、窯系統(tǒng)年運(yùn)轉(zhuǎn)率及危廢處置系統(tǒng)相對運(yùn)轉(zhuǎn)率情況詳見表2。

表1 主要設(shè)備參數(shù)

表2 水泥廠危廢處置運(yùn)行數(shù)據(jù) %

由表2可知，2021～2021年窯系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率逐年有所提高，但2020年的危廢處置量最大，2019年危廢處置量最小，危廢處置量與危廢處置系統(tǒng)相對運(yùn)轉(zhuǎn)率存在相關(guān)性，即隨著危廢處置系統(tǒng)相對運(yùn)轉(zhuǎn)率的增加，危廢處置量增加。

2 協(xié)同處置危廢對熟料產(chǎn)、質(zhì)量數(shù)據(jù)分析

加強(qiáng)管控進(jìn)廠危廢中有害成分含量，同時做好對危廢的預(yù)處理配伍工作，就不會對水泥生產(chǎn)及質(zhì)量引起不利，相反控制適當(dāng)，其中有些微量元素還有助于水泥質(zhì)量提高[4]。為了分析水泥窯協(xié)同處置危廢對熟料產(chǎn)量、質(zhì)量及水泥窯能耗等方面的影響，對2019年至2021年的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2.1 對熟料臺產(chǎn)的影響

三年熟料生產(chǎn)情況統(tǒng)計結(jié)果見表3。從表3可知，三年來該生產(chǎn)線熟料年平均臺產(chǎn)呈上升趨勢，2020年熟料臺產(chǎn)較2019年上升1.10%，2021年熟料臺產(chǎn)較2020年上升2.99%。

表3 三年熟料生產(chǎn)情況對比

通過協(xié)同處置危廢時熟料臺產(chǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，得散點(diǎn)圖如圖1所示。

圖1 熟料臺產(chǎn)與危廢處置量相關(guān)性回歸變量圖

通過SPSS分析，危廢處置量與熟料臺產(chǎn)Pear?son系數(shù)=0.009，Sig.（雙尾）=0.922>0.05，顯示危廢處置量與熟料臺產(chǎn)不存在相關(guān)性，即危廢處置量不影響熟料臺產(chǎn)或者對熟料臺產(chǎn)影響較小。

2.2 對標(biāo)煤耗的影響

對3年熟料標(biāo)煤耗進(jìn)行統(tǒng)計對比，見圖2。

圖2 三年熟料標(biāo)煤耗數(shù)據(jù)對比

從圖2可知，2019年的熟料標(biāo)煤耗最高，2020年熟料標(biāo)煤耗較2019年下降明顯，2021年熟料標(biāo)煤耗較2019年略微下降。數(shù)據(jù)顯示隨著危廢處置量的增高，熟料標(biāo)煤耗降低。

通過協(xié)同處置危廢時標(biāo)煤耗進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，可得散點(diǎn)圖如圖3所示。

圖3 熟料標(biāo)煤耗與危廢處置量相關(guān)性回歸變量圖

通過SPSS分析，危廢處置量與熟料標(biāo)煤耗Pearson系數(shù)=-0.082，Sig.（雙尾）=0.023＜0.05，顯示危廢處置量與熟料標(biāo)煤耗呈負(fù)相關(guān)性，即隨著危廢處置量的增加，熟料標(biāo)煤耗會隨之相應(yīng)減少。回歸方程為：

y=104.128-0.216x

式中，y為熟料的標(biāo)煤耗，x為危廢處置量。

危廢中含有一定的熱值，配伍的危廢中熱值的平均值為2287×4.18kJ/kg，當(dāng)危廢由管道進(jìn)入分解爐燃燒時，由理論計算可知，危廢處置在蒸發(fā)自帶水分后還有一部分熱能傳給了氣體物料，降低了分解爐的用煤量，起到了節(jié)煤的作用。

2.3 對噸熟料發(fā)電量的影響

三年噸熟料發(fā)電量數(shù)據(jù)統(tǒng)計對比見圖4。從圖4可知，三年中2020年噸熟料發(fā)電量最高，2019年和2020年噸熟料發(fā)電量有所波動，但差別不大。

圖4 三年噸熟料發(fā)電量數(shù)據(jù)對比

通過對協(xié)同處置危廢時噸熟料發(fā)電量進(jìn)行統(tǒng)計，可得散點(diǎn)圖如圖5所示。通過SPSS分析，危廢處置量與熟料發(fā)電量Pearson系數(shù)=-0.017，Sig.（雙尾）=0.642＞0.05，顯示危廢處置量與噸熟料發(fā)電量不存在相關(guān)性，即危廢處置量不影響噸熟料發(fā)電量或者對噸熟料發(fā)電量影響較小。

圖5 噸熟料發(fā)電量與危廢處置量相關(guān)性回歸變量圖

2.4 對游離鈣的影響

對三年熟料游離鈣數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計對比，見圖6。從圖6可知，三年熟料游離鈣指標(biāo)存在一定程度的波動，熟料游離鈣均在0.5%～2.2%范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)相差不大。

圖6 三年熟料游離鈣數(shù)據(jù)對比

通過對協(xié)同處置危廢時熟料游離鈣進(jìn)行統(tǒng)計，可得散點(diǎn)圖如圖7所示。

圖7 熟料游離鈣與危廢處置量相關(guān)性回歸變量圖

使用SPSS分析，探究不同危廢處置量對熟料游離鈣的影響，危廢處置量與游離鈣Pearson系數(shù)=-0.015，Sig.（雙尾）=0.680＞0.05，顯示危廢處置量與熟料游離鈣沒有相關(guān)性，即危廢處置量不影響熟料的游離鈣或者對熟料的游離鈣影響較小。

2.5 對初凝時間和終凝時間的影響

對三年熟料初凝時間和終凝時間數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計對比，見圖8。從圖8可知，三年熟料的初凝時間存在一定程度的波動，2020年熟料初凝時間較2019年有所上升，2021年熟料初凝時間較2020年度有所下降；三年熟料的終凝時間呈下降趨勢，2020年熟料終凝時間較2019年下降6.40%；2021年熟料終凝時間較2020年度下降4.76%。但三年熟料初凝時間和終凝時間均在《硅酸鹽水泥熟料》（GB/T 21372—2008）要求范圍內(nèi)。

圖8 三年熟料初凝時間和終凝時間數(shù)據(jù)對比

通過對協(xié)同處置危廢時熟料初凝時間和終凝時間進(jìn)行統(tǒng)計，可得散點(diǎn)圖如圖9、10所示。

圖9 熟料初凝時間與危廢處置量相關(guān)性回歸變量圖

圖10 熟料終凝時間與危廢處置量相關(guān)性回歸變量圖

使用SPSS分析，探究不同危廢處置量對熟料初凝時間和終凝時間的影響，危廢處置量與初凝時間Pearson系數(shù)=-0.150，Sig.（雙尾）=0.000＜0.05，危廢處置量與終凝時間Pearson系數(shù)=-0.240，Sig.（雙尾）=0.000＜0.05，顯示危廢處置量與熟料的初凝時間和終凝時間呈微弱負(fù)相關(guān)性，即當(dāng)危廢處置量增加時，熟料的初凝時間和終凝時間有縮短的趨勢。

危廢物料中含有Al2O3成分，危廢的投加造成熟料中C3A含量上升，熟料四種主要礦物成分中C3A的水化速度最快，在熟料調(diào)水時可加快凝結(jié)硬化，有減少熟料初凝和終凝時間的作用。

2.6 對3d和28d抗壓強(qiáng)度的影響

對三年熟料3d和28d抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計對比，結(jié)果見圖11。從圖11可知，2021年熟料3d抗壓強(qiáng)度最強(qiáng)，2019年和2020年3d抗壓強(qiáng)度最相差不大；三年熟料28d抗壓強(qiáng)度在一定程度上有所波動，但基本上差別不大，且熟料3d和28d抗壓強(qiáng)度均在《硅酸鹽水泥熟料》（GB/T 21372—2008）要求范圍內(nèi)。

圖11 三年熟料3d和28d抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)對比

對協(xié)同處置危廢時熟料3d和28d抗壓強(qiáng)度進(jìn)行統(tǒng)計，可得散點(diǎn)圖如圖12、13所示。使用SPSS分析，探究不同危廢處置量對熟料3d和28d抗壓強(qiáng)度的影響，危廢處置量與3 d抗壓強(qiáng)度Pearson系數(shù)=0.064，Sig.（雙尾）=0.074＞0.05，危廢處置量與28d抗壓強(qiáng)度Pearson系數(shù)=-0.116，Sig.（雙尾）=0.101＞0.05，分析結(jié)果顯示危廢處置量與熟料3d和28d抗壓強(qiáng)度不存在相關(guān)性，即危廢處置量不影響熟料的3d和28d抗壓強(qiáng)度或者對熟料的3d和28d抗壓強(qiáng)度影響較小。

圖12 熟料3d強(qiáng)度與危廢處置量相關(guān)性回歸變量圖

圖13 熟料28d強(qiáng)度與危廢處置量相關(guān)性回歸變量圖

3 結(jié)論

（1）通過統(tǒng)計協(xié)同處置危廢時標(biāo)煤耗、初凝時間和終凝時間，可知危廢處置量與標(biāo)煤耗、初凝時間和終凝時間呈負(fù)相關(guān)性，即隨著危廢處置量的增加，標(biāo)煤耗、初凝時間和終凝時間會隨之相應(yīng)減少。

（2）通過對協(xié)同處置危廢時熟料臺產(chǎn)、噸熟料發(fā)電量、游離鈣、3d和28d抗壓強(qiáng)度進(jìn)行統(tǒng)計，可知危廢處置量與熟料臺產(chǎn)、熟料發(fā)電量、游離鈣、3d和28d抗壓強(qiáng)度沒有相關(guān)性，即危廢處置量不影響熟料的臺產(chǎn)、熟料發(fā)電量、游離鈣、3d和28d抗壓強(qiáng)度或者對熟料的臺產(chǎn)、熟料發(fā)電量、游離鈣、3d和28d抗壓強(qiáng)度影響較小。