探究水泥的工艺设计

1电石渣水泥工艺设计

与传统石灰石原料相比，电石渣原料制水泥的主要差异在于原料的处理、粉磨烘干和烧成，当原料经预热器预热及分解进入回转窑烧成后，所形成的熟料两者基本相同，后续工艺完全一致。电石渣水泥工艺设计的重点就主要在以上三个环节。

1.1原料的预处理电石渣水泥项目作为聚氯乙烯循环经济体系中的一部分，工程建设时电石渣供给可能滞后，生产时供给系统会因设备检修或市场、原材料等因素造成停机。为了保证水泥生产不受外界环境制约，工艺设计时，各车间系统配置必需能充分适应电石渣掺入量的变化（0%~100%），不足的电石渣用量可用石灰石代替。因此，电石渣生产水泥时，除了电石渣及相应的辅助原料外，最好能考虑石灰石原料的添加。

1.2电石渣原料水分及Cl-含量的控制为简化工艺布置，干排电石渣工艺电石渣不单独设置烘干系统，原料的烘干在粉磨过程中进行。当电石渣水分低于10%时，原料磨粉系统可正常工作，并达到相应烘干要求。为了保证原料能达到烘干要求，在电石渣进厂前就必需严格控制其水分。水泥工业生产中，原材料中的Cl-作为有害成分是需严格控制的。当原料中Cl-含量较大时，不仅烧成过程中系统会出现严重结皮现象，熟料的质量也会受到影响；当w(Cl-)＞0.015%时，就需要通过旁路放风等途径来降低它的影响。而电石渣生产过程中Cl-极易带入，故必须从源头控制电石渣中Cl-含量。

1.3电石渣原料的储存及配料从乙炔发生区送来的电石渣含有少量的残气，直接送至原料配料库极不安全，工艺上考虑在稍远离生产的区域，建立较大的储库用于电石渣的存放，让其残气继续释放，库顶设有多个排气孔，用于残气的排放，同时库顶设有残气含量检测点定时检查残气的含量。经过一段时间的存放当残气浓度达到国家排放标准后，方可送至原料配料站使用。由于库中堆放，料层较厚，部分残气会被包裹在料层中间无法排出，库底卸料时仍会把包裹在料层中的残气带出导致安全隐患，故在卸库时的吹堵用气需采用氮气而不采用空气。该储库区域的安全级别应区别于其他生产区，作为独立的对乙炔残气含量全天候实时监控的安全管理区。

1.4其它原料的处理及储存石灰石作为电石渣供给不足或停止时的替代物，由于用量不多，可与其它辅助原料一起破碎、均化、储存。相应设计与常规设计基本一致。在原料配料站，作为钙质补充原料的石灰石可与其它辅助原料一样，采用圆库储存及配料。

2原料粉磨系统设计

2.1原料粉磨车间设计采用辊压机系统作为原料终粉磨系统，电石渣、石灰石（用量可调）及辅助原料混合料按照预先设定好的配比输送进V型选粉机内进行初选，由于电石渣为超细粉，电石渣只会随气流直接进入XR选粉机后进入旋风筒，而不会进入辊压机与石灰石及辅助原料一起混合碾压。为了保证电石渣在管道内与热风进行充分的热交换而达到烘干的效果，工艺设计时必需加长和加粗V型选粉机出口管道，保证电石渣在管道内有足够的停留时间。而需要粉磨的石灰石及辅助原料则被送入辊压机内碾压，选粉，二次碾压，直至到达合适的细度。由于石灰石是钙质原料的调节料，其掺入量会随电石渣掺量的增加而减少，可调范围较大，掺入量可以是零，也可以全部替代电石渣，因此，辊压机的通过能力会有较大变化。为了适应不同的电石渣掺入量，辊压机的选择十分重要，选择过小，不能满足全石灰石时的通过需求，选择过大，则会出现通过量过小，无法形成料层的现象，为了解决这一问题，设计中可将辊压机的电机设为变频电机，通过调整转速来适应不同的工作状况。

2.2窑尾收尘器的选择电石渣水泥窑尾收尘器烟气与普通水泥窑尾收尘器烟气有较大区别，其水分会更高，具有更强的碱性，且其中会包含大量10~50μm的电石渣超细粉。若选用袋收尘器，大量的电石渣超细粉会堵塞袋收尘器滤袋，收尘器阻力会明显增高，长期可能会引起滤袋磨损、穿孔、脱落等现象，极大地降低使用效果及使用寿命。高水分和强碱性气体极易使一般的收尘器滤料水解或腐蚀后失效；另外由于电石渣水泥窑尾废气温度较常规原料窑尾废气温度高，生产出现故障时，对收尘器的威胁也极大。目前很多电石渣生产线，为了增加窑尾收尘器的可靠性，采用进口P84滤料或PTEF滤料，虽然效果较一般滤料好，使用时间稍长，但其高昂的价格，会使工程一次性投资及运行费用大幅度提高。经过多方面调研和考察，推荐选择电收尘器作为窑尾收尘器，不仅可以克服温度高、粉尘细的问题，工程一次性投资及运行费用也大幅度下降。

2.3窑灰考虑外排由于采用电石渣配料时，虽然严格控制了电石渣中Cl-含量，但系统中还是存在Cl-含量过高的风险。工艺设计时，对窑灰的处理不能按常规设计的全部入库或入窑。建议预留窑灰外排接口，当发现系统中Cl-含量偏高时，可适当减少窑灰的掺入量。外排的窑灰，可运至水泥粉磨系统作混合材使用。

3烧成系统的设置

3.1预热器系统防堵采用电石渣配料时，因生料中仍会有部分Ca(OH)2吸收CO2转变成CaCO3，故烧成系统的热耗较常规配料低。窑尾预热分解系统仍由五级单系列悬浮预热器和在线分解炉组成，喂入的生料经五级预热器预热，随着温度的升高，电石渣生料流动性变差，故在预热器设计时需充分考虑物料的特性，采取相应的防堵措施。经过分解炉分解后的物料温度已在800℃以上，该物料与常规的物料差别不大，后续的工艺将采用常规工艺。

3.2高温风机后置电石渣进入预热器后，因Ca(OH)2吸收CO2转变成CaCO3这一反应为放热反应，所以预热器出口温度较常规石灰石原料时高。随着电石渣掺量的增加，预热器出口温度会逐渐变高。为了避免过高的温度对高温风机的正常使用产生影响，工艺布置时，高温风机需布置在增湿塔的后部，高温废气经增湿塔降温后再进入高温风机。

作者：程千里 吴加刚 刘翠荣 单位：中国中材国际工程股份有限公司