CN104773967B - 水泥熟料煅烧方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水泥熟料煅烧方法。该方法采用预分解干法水泥窑工艺，包括原料粉磨工序、预热***预热工序、分解炉分解工序、回转窑固相反应工序，所述预热***包括N级预热工序，原料粉磨时将石灰质原料与辅助原料分开粉磨并且分开喂料，石灰质原料喂入预热***进行预热，经过N－1级预热后进入分解炉分解，然后进入预热***的第N级预热工序，最终进入回转窑进行固相反应；辅助原料直接喂入预热***的第N级预热工序或回转窑窑尾，最终与石灰质原料一起进行固相反应。本发明方法可以降低能耗，提高产量和熟料质量，分解炉温度也可灵活调整，从而适应不同原料特征，避免预热器结皮，降低头煤和总煤用量。本发明方法适于在本领域内推广运用。

Description

水泥熟料煅烧方法
技术领域
本发明涉及一种水泥熟料煅烧方法，具体涉及一种使用预分解干法水泥窑工艺生产水泥熟料的方法。
背景技术
1824年出现土立窑，1885年回转窑出现(英国兰萨姆-F·Ransome),1928年出现立波尔窑，1950年出现悬浮预热器窑，1971年出现预分解窑，即水泥熟料煅烧工艺经历了从立窑→湿法窑→预热器窑→预分解窑的转变。预分解干法水泥窑工艺是指煤与水泥原料在分解炉内经850～900℃燃烧分解，进入回转窑在1400～1500℃参与固相反应最终生产出水泥熟料的生产工艺技术。
水泥原料分为石灰质原料和辅助原料，所述石灰质原料是指化学成分主要以CaCO3为主的原料，以CaO计含量通常在45～56％，如石灰石、泥灰岩、白垩、贝壳等，我国水泥企业主要使用石灰石。所述辅助原料通常包括黏土质原料和校正原料；黏土质原料，化学成分主要以SiO2(50～70％)为主，如黏土、黄土、页岩、粉砂岩、河泥等天然资源，还有工业废渣替代品，如煤矸石、粉煤灰、赤泥、高炉矿渣等。校正原料，主要包括铁质校正原料、硅质校正原料、铝质校正原料。铁质校正原料，化学成分主要以Fe2O3(不低于40％)为主，如硫铁矿渣、铜矿渣、铁矿石、铅矿渣等；硅质校正原料，化学成分主要以SiO2(70～85％)为主，如砂岩、粉砂岩、河砂，以及硅藻土、硅藻石、蛋白石等；铝质校正原料，化学成分主要以Al2O3(不低于30％)为主，如低品位铝矾土、煤渣、煤矸等。
如今，现有的预分解干法水泥窑工艺通常都如图1所示或类似，水泥原料按规定比例计量后粉磨成生料，然后送入生料均化库，按照产能的要求再将生料送入到预热***进行烘干。所述预热***会有多级预热工序，因此也包括若干个预热器，预热器通常都为旋风筒，附图1所示的为C1-C4四级预热工序和分解炉后的C5第五级预热工序，预热器具体包括C11A、C12A、C11B、C12B、C2A、C2B等。生料经C1-C4四级预热工序后进入分解炉进行分解，然后再进入最后一级C5预热后最终到回转窑进行固相反应，经冷却卸料装置后出成品熟料。预分解干法水泥窑工艺中热风的流程与物料的走向正好相反，最终经增湿塔后进入窑尾收尘器。预热器的主要作用实质为脱水、辅料的低温分解，分解炉主要作用实质为碳酸钙的分解，回转窑的作用实质为固相反应，但目前现有的工艺回转窑的作用除进行固相反应外，还为10％左右的石灰石提供分解的作用。
水泥工艺自1971年日本发明预分解窑以来基本没有发生变化，旋风筒(即上述的预热器)、分解炉悬浮态的换热面积比回转窑内堆积态大2千多倍，是一种高效率的换热设备。由于现有工艺采用混合料进入分解炉，导致碱、硫等低熔点物质开始出现液相，物料发粘，分解率徘徊在90-95％之间。而未分解完的生料在回转窑中占据较多的空间，使设备体积变大，效率降低。
随着科学技术的发展,以及市场和环境的需要，目前对节能、减排、降耗提出了更高的要求。预分解干法水泥窑工艺中NOx的大量排放也严重污染环境，为了限制NOx的排放浓度，在一定程度上也增加了生产水泥熟料的成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种使用预分解干法水泥窑工艺生产水泥熟料的方法，该方法产量高、能耗低，生产的水泥熟料强度高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
水泥熟料煅烧方法，采用预分解干法水泥窑工艺，包括原料粉磨工序、预热***预热工序、分解炉分解工序、回转窑固相反应工序，所述预热***包括N级预热工序，原料粉磨时将石灰质原料与辅助原料分开粉磨并且分开喂料，石灰质原料喂入预热***进行预热，经过N－1级预热后进入分解炉分解，然后进入预热***的第N级预热工序，最终进入回转窑进行固相反应；辅助原料直接喂入预热***的第N级预热工序或回转窑窑尾，最终与石灰质原料一起进行固相反应。
其中，上述方法中N的范围是3～8。
其中，上述方法中，当原料中的硅质原料游离硅含量大于65％时，硅质原料的粉磨细度为过0.08mm筛的筛余量小于12％。
其中，上述方法分解炉分解和回转窑固相反应的工序中，头煤用量和尾煤用量的比例为20～25重量份︰75～80重量份。
本发明的有益效果是：
本发明的生产工艺，石灰质原料单独进入分解炉，在碳酸盐完全分解条件下，可以灵活的调节分解炉出口温度；而辅料原料在第N级预热工序中完成预热，实现预热器和分解炉单独预热和分解作用，而回转窑单独起固相反应与烧结的作用，既分解和固相反应完全分离，降低反应活化能，提高化学反应速度，由此可扩大固相反应时间、延长物料在烧成带停留时间，使C3S发育良好，在一定程度上增加熟料强度和产量。
原材料中的石灰石在分解时需要大量的热量，辅材仅需要预热到相应的温度入回转窑参与反应即可，所以本发明分开喂料可以更加充分的预热分解石灰石，提高石灰石的分解率，提高产量，并且降低能耗。本领域技术人员可以理解的是，辅助原料直接进入回转窑窑尾也能起到上述的效果。
附图说明
图1为现有预分解干法水泥窑工艺流程图；
图2为本发明水泥熟料煅烧方法其中一种实施方式的工艺流程图。
图中标记为：1是预热器、2是分解炉、3是回转窑、4是增湿塔、5是辅料均化库。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
首先，现有的预分解干法水泥窑工艺通常都如图1所示或类似，水泥原料按规定比例计量后粉磨成生料，然后送入生料均化库(粉磨工序和均化库在图1中省略)，按照产能的要求再将生料送入到预热***进行烘干。所述预热***会有多级预热工序，因此也包括若干个预热器1，预热器1通常都为旋风筒，附图1所示的为C1-C4四级预热工序和分解炉2后的C5第五级预热工序，预热器1在附图1中具体包括C11A、C12A、C11B、C12B、C2A、C2B等。生料经C1-C4四级预热工序后进入分解炉2进行分解，然后再进入最后一级C5预热后最终到回转窑3进行固相反应，经冷却卸料装置后出成品熟料。预分解干法水泥窑工艺中热风的流程与物料的走向正好相反，最终经增湿塔4后进入窑尾收尘器。预热器1的主要作用实质为脱水、辅料的低温分解，分解炉2主要作用实质为碳酸钙的分解，回转窑3的作用实质为固相反应，但目前现有的工艺回转窑的作用除进行固相反应外，还为10％左右的石灰石提供分解的作用。
如图2所示，本发明水泥熟料煅烧的方法，从图1和图2的对比可以明显的看出，本发明的不同之处主要在于辅助原料并不是同石灰质原料一同进料，本发明工艺将辅助原料单独粉磨，然后进入辅料均化库5，然后再进入C5第五级预热工序或窑尾与石灰质原料混合(辅助原料直接进入窑尾的工艺未在图2中标识)。
具体的，水泥熟料煅烧方法，采用预分解干法水泥窑工艺，包括原料粉磨工序、预热***预热工序、分解炉分解工序、回转窑固相反应工序，所述预热***包括N级预热工序，原料粉磨时将石灰质原料与辅助原料分开粉磨并且分开喂料，石灰质原料喂入预热***进行预热，经过N－1级预热后进入分解炉2分解，然后进入预热***的第N级预热工序，最终进入回转窑进行固相反应；辅助原料直接喂入预热***的第N级预热工序或回转窑3窑尾，最终与石灰质原料一起进行固相反应。
采用本发明生产工艺，石灰质原料单独进行多级预热，减少了辅助原料一同预热所需要的能耗；石灰质原料单独进入分解炉，可以灵活的调节分解炉出口温度，因此可适应不同原料特性(对高碱、高硫的原材料，可将分解炉1出口温度控制在950℃左右，从而解决结皮堵塞问题，而对硫、碱等有害成分低的原燃材料，可将分解炉1出口温度控制在1100℃左右，大幅度提高烧成***产量，改善熟料质量)，并且实现预热器1和分解炉2单独预热和分解作用，而回转窑3单独起固相反应与烧结的作用，既分解和固相反应完全分离，降低反应活化能，提高化学反应速度，由此也可扩大固相反应时间、延长物料在烧成带停留时间，在一定程度上增加熟料强度和产量。
原材料中的石灰质原料在分解时需要大量的热量，辅助原料仅需要预热到相应的温度入回转窑参与反应即可，所以本发明分开喂料可以更加充分的预热分解石灰石，提高石灰石的分解率，降低窑尾烟室NOX浓度，提高产量，并且降低能耗。预热器1仅预热石灰石，预热器1完全不结皮，同时不需要那么大的体积依然可以达到预热效果，所以也可选择缩小预热器尺寸，做好内保温，减少表面散热，进一步降低热耗。
其中，上述方法中N的范围优选是3～8。
由于本发明石灰质原料与辅助原料分开粉磨并且分开喂料，因此，本发明可以根据原料不同的特性选择粉磨的细度进行灵活的调整，对于硅质原料，结晶程度低的粉磨程度可以偏粗一些，结晶程度高的粉磨程度可以偏细一些，降低原料粉磨的电耗。其中，本发明方法中，当原料中的硅质原料游离硅含量大于65％时，硅质原料的粉磨细度为过0.08mm筛的筛余量小于12％。
本发明工艺中石灰石已经充分分解，窑内仅有固相反应，所需热量大量减少，所以可降低煤的总用量，降低能耗，同时头煤量减少，现有工艺中头煤(回转窑窑头用煤)用量和尾煤(分解炉用煤)用量的比例为35～40重量份︰60～65重量份，而本发明方法分解炉分解和回转窑固相反应的工序中，头煤用量和尾煤用量的比例为20～25重量份︰75～80重量份。
综上所述，本领域技术人员可以预见的是，本发明采用上述的石灰质原料与辅助原料分开粉磨并且分开喂料的方式，可以降低能耗，提高产量和熟料质量，分解炉温度也可灵活调整，从而适应不同原料特征，避免预热器结皮，降低头煤和总煤用量，进一步降低能耗。本发明方法适于在本领域内推广运用。

Claims (3)

1.水泥熟料煅烧方法，采用预分解干法水泥窑工艺，包括原料粉磨工序、预热***预热工序、分解炉分解工序、回转窑固相反应工序，所述预热***包括N级预热工序，其特征在于：原料粉磨时将石灰质原料与辅助原料分开粉磨并且分开喂料，石灰质原料喂入预热***进行预热，经过N－1级预热后进入分解炉分解，然后进入预热***的第N级预热工序，最终进入回转窑进行固相反应；辅助原料直接喂入预热***的第N级预热工序或回转窑窑尾，最终与石灰质原料一起进行固相反应；分解炉分解和回转窑固相反应的工序中，头煤用量和尾煤用量的比例为20～25重量份︰75～80重量份。
2.根据权利要求1所述的水泥熟料煅烧方法，其特征在于：N的范围是3～8。
3.根据权利要求1所述的水泥熟料煅烧方法，其特征在于：当原料中的硅质原料游离硅含量大于65％时，硅质原料的粉磨细度为过0.08mm筛的筛余量小于12％。
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