CN1024461C - 沸腾锅炉供热、发电、烧水泥的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沸腾锅炉供热发电烧水泥的生产工艺，水泥原料中的粘土全部用燃料燃烧后的煤灰代替，其特征是要加入比一般水泥生料多的矿化剂(如石膏、萤石)同时要加入抗爆剂(如CaO、水玻璃、浓纸浆液、纯水泥)，所得水泥熟料的KH值可控制在0.65至0.88，本发明的优点是，燃料灰分转化为水泥产品，可以提高沸腾炉发电供热的经济效益，免挖农田有利于保护粘土资源降低废气中SO3浓度，有利于保护环境。
Description
本发明是一种水泥的生产方法。
与本发明相关的已有技术是湖南益阳石煤综合利用厂、江西萍乡煤矿高坑电厂用石煤、煤矸石作燃料在沸腾锅炉上发电。沸腾锅炉发电是我国六五期间完成的一项重大研究成果。它对于煤矿区就地发电、减少运煤、解决矿区电力不足、利用低热值煤、减少氮氧化物含量保护环境等方面具有重要意义。存在问题是煤渣成堆，需要寻找利用途径。
一般的水泥生产（以立窑水泥厂为例）是将水泥的各种原燃料磨制成生料粉，加水制成球粒，均匀的撒入立窑中烧成熟料，再加入10～40%的混合材料和少量石膏磨制成水泥。熟料化学成分按KH值控制在0.88～0.98，煅烧熟料的热耗约为1000千卡/公斤。
一般的沸腾炉发电厂是将燃煤破碎成小于8毫米的煤粒（实为0～8毫米），加入沸腾炉中燃烧发电。燃煤的发热量可控制在2000～3500千卡/公斤（好煤用量少、差煤用量多）。煤的热量只用于转化成电能。
本发明的目的是将沸腾锅炉发电后的煤渣转化成水泥产品，减少煤渣占地、污染，保护农田、粘土资源，提高电厂经济效益和社会效益。
本发明的特征是根据燃煤发热量和煤灰化学成分在燃煤中加入石灰石和其它辅助原料，再加入比一般水泥生料多30%至100%的矿化剂（如石膏、萤石）同时加入抗爆剂（如CaO、水玻璃、浓纸浆液、纯水泥）制成发热量满足发电需要的燃料颗粒，燃烧产生的热量可以使煤灰作为粘土组分与石灰石等反应生成水泥熟料矿物，同时产汽、发电。这样，将发电锅炉作为煅烧水泥的一种特殊窑炉。所产熟料的KH值可根据生产条件（如炉温等）和使用需要（如作农房水泥）的不同，控制在0.65～0.88的宽广范围内，加适量混合材料，生产125～225号几个标号的砌筑水泥。配制成的生料发热量为2600～3400千卡/公斤，生料预加水成球后的颗粒（料球）粒径90%可保证在3～7毫米范围内，80%的颗粒（料球）入炉（1000～1200℃）后不会炸裂，保证稳定燃烧、发电，减少飞灰损失。用纸浆废液作抗爆剂可以减少废液排量;石灰石和煤中的硫份作用，又减少了SO3的排量，都有利于保护环境。
实例1：在××水泥厂生料磨中磨制低热耗生料，在φ2.5×8.5米机立窑上采用全黑生料（热耗仅590千卡/公斤）煅烧水泥熟料加入4%石膏后可得325号以上的水泥。
试烧用原燃料成分、熟料成分。（表1见文后）
实例2：生料在××建材厂制备，熟料在××化工厂煅烧。
各种原燃料按预定配方配料后粉磨，生料粉在带予湿机的成球盘上成球（燃料颗粒）。然后运到××化工厂的4吨蒸汽锅炉上代替原来的燃料（烟煤+石煤）烧锅炉。试烧表明，没有影响产汽。所得水泥熟料加50%沸腾炉煤渣和少量石膏等，磨制后经检验可达175号砌筑水泥的标准。
试烧用原燃料成分、配比（按KH为0.86设计）。（表2、表3见文后）
本发明的优点是在燃烧用煤的总发热量基本相同的情况下既保证发电，又联产水泥。如广州产的10吨沸腾锅炉，规定燃料的发热量为3150±200千卡/公斤。联产水泥时燃料颗粒（水泥生料料球）的发热量为2600～3400千卡/公斤。其原因是普通燃料粒度控制在0～8毫米，水泥生料料球粒度90%以上控制在3～7毫米，大大减少了细粒煤飞损。燃料的热利用率提高，沸腾炉的燃烧更加稳定。
本方法生产的水泥标号不高，但成本很低。可
将全部煤渣转化成有用产品，减少煤渣占地和对环境的污染，保护粘土资源。如按6000千瓦机组计算，只需增加3～5万吨规模的水泥粉磨设备。预算投资300万元左右，如按生产5万吨/年计算，成本50～60元/吨，售价80～90元/吨（比石灰粉的价格低），只需2～3年即可收回投资。经济效益可观，更重要的是社会效益：花少量钱处理了煤渣，减少废液、废气（SO3）排放量，改善环境。
试烧用原燃料成分、熟料成分。
Loss SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO
石灰石 40.11 5.52 1.28 0.47 50.97 0.47
页岩 6.26 57.38 17.27 8.57 2.26 1.80
铁粉 1.97 36.23 3.60 50.80 1.94 1.50
硫化铁 / 8.70 2.69 51.87 2.53 2.35 含硫
37.72
萤石 CaF2
53.59
结晶水 SO3
石膏 18.04 3.70 1.09 0.30 31.49 0.36 43.53
附着水
煤灰 0.96 52.40 32.40 7.02 3.45 0.59
KH n p f.c
熟料1 1.63 20.58 6.07 4.74 59.77 3.56 0.83 1.90 1.28 2.15
熟料2 1.24 20.92 5.68 4.45 60.98 3.56 0.85 2.07 1.28 2.65
煤工业分析 WyWfVfAfCfQf DWQy DW千卡/公斤
6.34 1.41 10.32 27.67 60.60 5585 5276
水泥性能
比表面积 凝结时间 抗折强度 抗压强度
编号 安定性 kg/cm2kg/cm2
cm2/g 初凝终凝 7 28 7 28
水泥1 3712 合格 1∶11 4∶12 46 61 236 364
水泥2 3252 合格 1∶25 4∶08 52 68 311 438
表2 试烧用原燃料成分、配比（按KH为0.86设计）。
原料名称 SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO CaF2SO3配比
石灰石 0.72 0.52 0.05 55.03 0.13 - - 46
萤石 26.02 0.97 0.50 2.34 - 64.16 1
铁粉 38.44 9.18 35.06 6.20 1.53 2
石煤 52.53 13.53 8.04 8.47 2.54 10
大同煤 46.68 26.44 10.17 5.71 34
石灰 0.06 0.42 0.05 96.66 0.76 2
石膏 8.96 1.54 0.43 35.26 0.92 - 38.02 5
沸腾炉渣 65.35 22.67 3.59 2.45 1.51
表3
煤工业分析 水分 挥发分 灰分 固定碳 发热量
千丝/公斤 （千卡/公斤）
大同煤 2.11 20.72 26.11 51.06 21675 （5179）
石煤 2.65 7.04 69.12 21.19 7205 （1722）
Claims (3)
1、一种沸腾锅炉供热、发电、烧水泥的生产工艺，水泥原料中的粘土全部用燃煤燃烧后的煤灰代替，在燃煤中加入石灰石、矿化剂，其特征在于要加入比一般水泥生料多30%至100%的矿化剂，同时还加入选自CaO、水玻璃、浓纸浆液、纯水泥中的一种抗爆剂，所得水泥熟料的KH值控制在0.65至0.88。
2、根据权利要求1所述的一种沸腾锅炉供热、发电、烧水泥的生产工艺，其特征在于沸腾炉中燃烧的水泥生料球发热量可控制在2600～3400千卡/公斤。
3、根据权利要求1或2所述的一种沸腾锅炉供热、发电、烧水泥的生产工艺，其特征在于所说的水泥生料球粒径90%以上保持在3～7mm范围。
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