旁路放風(fēng)窯灰作混合材的工藝介紹

張小軍（華潤水泥投資有限公司，廣西 南寧 530000）

0 引言

使用替代燃料和衍生燃料是水泥行業(yè)節(jié)能降碳重要手段之一，水泥生產(chǎn)過程中使用替代燃料和衍生燃料是一種趨勢，但這些燃料中的鉀、鈉、氯、硫含量較高會給水泥生產(chǎn)線系統(tǒng)的穩(wěn)定運行帶來嚴(yán)重后果。旁路放風(fēng)系統(tǒng)是解決原、燃料中過量鉀、鈉、氯排出系統(tǒng)的有效措施，可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行和產(chǎn)品質(zhì)量[1]。目前旁路放風(fēng)收集的粉塵（以下簡稱“窯灰”）的處置途徑主要作為混合材簡單搭配進(jìn)水泥粉磨系統(tǒng)。當(dāng)窯灰中Cl-含量偏高時，要確保水泥產(chǎn)品滿足《通用硅酸鹽水泥》（GB 175—2007）規(guī)定“硅酸鹽水泥Cl-含量≤0.06%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）”的要求，勢必采取精確計量入水泥磨的工藝。本文以水泥窯協(xié)同處置城市生活垃圾項目窯灰為例，對其處置工藝進(jìn)行簡單闡述。

1 窯灰的化學(xué)成分及相關(guān)法規(guī)

羅江某公司生產(chǎn)的水泥及產(chǎn)生的窯灰，其化學(xué)成分見表1[2]。采用荷蘭PANalytical公司X'Pert?PRO型粉晶X射線衍射儀對窯灰試樣進(jìn)行物相分析，其衍射圖譜見圖1[2]。

表1 水泥與窯灰主要化學(xué)組成 %

圖1 窯灰衍射圖譜

從圖1可以看出，窯灰物相組成主要以氯化鉀和氧化鈣為主，其次為氫氧化鈣以及少量的氟化物。結(jié)合表1的化學(xué)成分分析，其中K2O、Na2O、Cl-三者質(zhì)量百分含量累計達(dá)19%，且主要以K2O和Cl-為主，這和X射線衍射分析的結(jié)果一致。

《水泥窯協(xié)同處置固體廢物環(huán)境保護(hù)技術(shù)規(guī)范》（HJ 662—2013）中對旁路放風(fēng)收集的粉塵的處理進(jìn)行了明確規(guī)定：（1）未經(jīng)處置的從水泥窯循環(huán)系統(tǒng)排出的窯灰和旁路放風(fēng)收集的粉塵不得再返回水泥窯生產(chǎn)熟料。（2）從水泥窯循環(huán)系統(tǒng)排出的窯灰和旁路放風(fēng)收集的粉塵若采用直接摻加入水泥熟料的處置方式，應(yīng)嚴(yán)格控制其摻加比例，確保水泥產(chǎn)品中的氯、堿、硫含量滿足要求，水泥產(chǎn)品環(huán)境安全性滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求[3]。

2 窯灰的處置工藝

2.1 窯灰處置工藝的確定

該公司生產(chǎn)線相關(guān)參數(shù)見表2。

表2 水泥生產(chǎn)線相關(guān)參數(shù)

依據(jù)表中數(shù)據(jù)，要保證本公司出廠水泥Cl-含量≤0.06%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），單臺水泥磨運行時，窯灰理論計算最大摻量不能超過0.89 t/h；2臺水泥磨同時運行，窯灰論計算最大摻量不能超過1.78 t/h，窯灰進(jìn)水泥磨系統(tǒng)前如果不進(jìn)行精確計量，極可能導(dǎo)致出廠水泥Cl-含量超標(biāo)。因Cl-對混凝土質(zhì)量有以下危害：（1）Cl-會降低混凝土的強度；（2）會對鋼筋造成腐蝕；（3）會對整個工程的耐久度造成影響[4]，所以水泥生產(chǎn)企業(yè)必須嚴(yán)格控制出廠水泥中Cl-的含量。

2.2 窯灰處置工藝流程

窯灰處置的工藝流程見圖2，主要由集灰倉、窯灰罐裝車、窯灰倉、庫底2套計量系統(tǒng)和空氣輸送斜槽組成。

圖2 窯灰處置工藝流程

該公司燒成車間與水泥粉磨車間相距較遠(yuǎn)，窯灰輸送采用散裝罐車倒運的方式。旁路放風(fēng)系統(tǒng)收塵器收集的窯灰經(jīng)FU拉鏈機、集灰倉后進(jìn)入裝載量約15 t的罐裝車，旁路放風(fēng)系統(tǒng)平均每天約產(chǎn)生25 t窯灰，每天需倒運2次。淡季時水泥生產(chǎn)量低，窯灰摻入量減少，為保證旁路放風(fēng)系統(tǒng)正常運行，窯灰倉倉容按120 t（儲期5天）設(shè)計，同時做好倉體內(nèi)部防腐及防堵設(shè)施?？紤]2臺水泥磨同時運行且生產(chǎn)不同品種水泥的情況，倉底設(shè)置2套計量秤，窯灰計量后由空氣輸送斜槽輸分別送至原有水泥生產(chǎn)線的2臺粉煤灰空氣輸送斜槽，跟水泥原料混合后進(jìn)入水泥粉磨系統(tǒng)。倉底計量系統(tǒng)采用“星型卸料器＋單管螺旋喂料機＋轉(zhuǎn)子秤”的工藝。

2.3 窯灰處置設(shè)備

窯灰處置的設(shè)備規(guī)格見表3。

表3 窯灰處置的設(shè)備規(guī)格

3 運行效果

散裝罐車裝車時，罐車內(nèi)部的空氣經(jīng)罐車頂部的排氣孔、帶軟接頭的收塵風(fēng)管進(jìn)入收塵器入口，確保裝車全過程罐車內(nèi)為負(fù)壓環(huán)境，整個裝車過程無粉塵外溢，窯灰裝車過程見圖3。窯灰倉頂設(shè)置收塵風(fēng)管，散裝罐車卸窯灰過程無揚塵現(xiàn)象，罐車卸窯灰過程見圖4。

圖3 窯灰裝車過程

圖4 罐車卸窯灰過程

窯灰倉錐體設(shè)置開式充氣斜槽，倉底卸料順暢，窯灰倉下計量輸送系統(tǒng)采用“星型卸料器＋單管螺旋喂料機＋轉(zhuǎn)子秤”的喂料、計量方式，喂料連續(xù)、均勻，避免了窯灰沖料、斷料，保證出廠水泥中Cl-含量在狹窄范圍波動。整個裝料、卸料、計量過程均為密閉、負(fù)壓狀態(tài)，窯灰沒有外溢風(fēng)險。

4 結(jié)語

窯灰應(yīng)采取精確計量的方式進(jìn)入水泥粉磨系統(tǒng)，窯灰的投加量要根據(jù)水泥粉磨系統(tǒng)臺時產(chǎn)量、當(dāng)批次窯灰中Cl-含量來確定。各水泥生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)燒成車間與水泥粉磨車間相對位置，可采用散裝罐車或氣力輸送的方式輸送窯灰。窯灰應(yīng)參與水泥制備全過程，與熟料、混合材、粉煤灰及石膏等在輥壓機、水泥磨、選粉機等設(shè)備里充分混合，才能確保出廠水泥Cl-含量滿足國標(biāo)要求。