水泥工业用助燃复合矿化剂
立窑水泥产量占全国水泥产量的80%以上,立窑能耗问题是水泥行业急需解决的问题之一。由于立窑壁边壁效应的影响,通常窑边部通风较中部为好,使中部燃料燃烧处于缺氧状态。立窑内的燃料燃烧是在料球内部中心缺氧、窑上部缺氧和窑中部缺氧的条件下进行的,因此,如不采取各种有效措施,立窑的化学不完全燃烧成为立窑热耗高的主要原因之一。 减少燃料的不完全燃烧损失,加快熟料的煅烧速度,使用含有助燃功能的复合矿化剂,实行暗火操作(或深暗火),是提高立窑产量、质量,降低消耗,长期安全运转的重要途径。 应用原理: 立窑在煅烧过程中,首先必须使生料在高温带的煅烧速度与燃料的燃烧速度(上火速度)相适应,同时与加料速度与卸料速度平衡。在提高生料煅烧速度的基础上,加快燃料的燃烧速度,增加卸料速度和加料速度,保证生料在高温带有足够的停留时间(一定的温度下),是保证熟料产量、质量,降低能耗的重要途径。 黑生料煅烧法,在低温、缺氧条件下,易发生燃烧不完全,增加了化学不完全燃烧的热损失。改进化学不完全燃烧的途径就是在矿化剂中加入煤粉的燃烧促进剂,提高化学燃烧的完全度,提高产品质量、产量,降低能耗。 硅酸盐水泥熟料中C3S在1450℃时通过液相形成: 这个反应过程的速率取决于三个主要因素: (1)液相开始出现时的温度──最低共溶温度; (2)液相量; (3)液相的粘度和表面张力。 生料中引入复合外加物还起到助熔剂和矿化剂的双重复合矿化——助溶作用,它们降低了物料的最低共熔温度,增加了液相量,降低了液相的粘度和表面张力,并改变其反应历程,因而该熟料能够在较低温度(1350℃以下)形成,并加快了C3S的形成速率。 采用本技术煅烧的熟料C3S含量高,促使熟料强度大大提高。复合矿化剂的加入还改善了物料对立窑不均匀场的适应性,提高了可烧性。 助燃复合矿化剂的主要作用之一是通过生成中间相,降低液相出现温度,降低烧成和液相粘度,增加C3S的形成范围和形成速度,从而达到提高熟料质量,降低熟料热耗的目的。 物料出现液相以后,加快溶解与扩散,造成中间相,加快C2S对CaO的吸收等。从而提高C2S吸收CaO的速度和吸收程度。 在机立窑上采用助燃复合矿化剂,熟料中的粉尘含量大大减少,熟料煤耗降低8-15%,窑产量提高12%,熟料中C3S含量提高,熟料强度比实施前提高10-30%。每吨水泥综合成本下降10%左右。 应用助燃复合矿化剂工艺流程: (1)生料的配比控制。 1)石灰矿、粘土的成分分析及配料比例。 2)煤的工业分析、煤灰分析、煤的全硫分析。煤的掺量比例。 3)助燃复合矿化剂加量。将助燃复合矿化剂由配料线通过电子称控制加入,加入量:生料的0.1%。 (2)熟料的三率值和f CaO的检测控制。 使用复合矿化剂三率推荐值: KH:0.94-0.95 SM:1.81-2.09 IM:1.3 差别主要在SM和IM上,使之接近复合矿化剂的使用条件。 (3)加强操作,采用浅暗火煅烧,加强通风。 1)采用助燃复合矿化剂,高KH配料方案,必须适当降低生料细度,加强生料均化,提高生料均匀性,须加强生料均化,提高复合矿化剂在生料中掺加的均匀性和含煤量的均匀性,为熟料煅烧创造条件。 2)采用浅暗火煅烧,使其具有一定深度的湿料层,燃烧中必须加强操作,稳定窑的热工制度,紧紧抓住底火这个关键,达到三平衡,使之形成良性循环。 3)加强立窑通风,防止还原气煅烧。加强熟料煅烧操作,采用浅暗煅烧,稳定底火,稳定窑的热工制度,保证熟料的烧成温度和足够的烧成时间,以使熟料有较高的C3S矿物含量,从而达到提高熟料的强度。
北京交通大学
2021-04-13