立窯水泥產量占全國水泥產量的80%以上,立窯能耗問題是水泥行業急需解決的問題之一。由于立窯壁邊壁效應的影響,通常窯邊部通風較中部為好,使中部燃料燃燒處于缺氧狀態。立窯內的燃料燃燒是在料球內部中心缺氧、窯上部缺氧和窯中部缺氧的條件下進行的,因此,如不采取各種有效措施,立窯的化學不完全燃燒成為立窯熱耗高的主要原因之一。
減少燃料的不完全燃燒損失,加快熟料的煅燒速度,使用含有助燃功能的復合礦化劑,實行暗火操作(或深暗火),是提高立窯產量、質量,降低消耗,長期安全運轉的重要途徑。
應用原理:
立窯在煅燒過程中,首先必須使生料在高溫帶的煅燒速度與燃料的燃燒速度(上火速度)相適應,同時與加料速度與卸料速度平衡。在提高生料煅燒速度的基礎上,加快燃料的燃燒速度,增加卸料速度和加料速度,保證生料在高溫帶有足夠的停留時間(一定的溫度下),是保證熟料產量、質量,降低能耗的重要途徑。
黑生料煅燒法,在低溫、缺氧條件下,易發生燃燒不完全,增加了化學不完全燃燒的熱損失。改進化學不完全燃燒的途徑就是在礦化劑中加入煤粉的燃燒促進劑,提高化學燃燒的完全度,提高產品質量、產量,降低能耗。
硅酸鹽水泥熟料中C3S在1450℃時通過液相形成:
這個反應過程的速率取決于三個主要因素:
(1)液相開始出現時的溫度──最低共溶溫度;
(2)液相量;
(3)液相的粘度和表面張力。
生料中引入復合外加物還起到助熔劑和礦化劑的雙重復合礦化——助溶作用,它們降低了物料的最低共熔溫度,增加了液相量,降低了液相的粘度和表面張力,并改變其反應歷程,因而該熟料能夠在較低溫度(1350℃以下)形成,并加快了C3S的形成速率。
采用本技術煅燒的熟料C3S含量高,促使熟料強度大大提高。復合礦化劑的加入還改善了物料對立窯不均勻場的適應性,提高了可燒性。
助燃復合礦化劑的主要作用之一是通過生成中間相,降低液相出現溫度,降低燒成和液相粘度,增加C3S的形成范圍和形成速度,從而達到提高熟料質量,降低熟料熱耗的目的。
物料出現液相以后,加快溶解與擴散,造成中間相,加快C2S對CaO的吸收等。從而提高C2S吸收CaO的速度和吸收程度。
在機立窯上采用助燃復合礦化劑,熟料中的粉塵含量大大減少,熟料煤耗降低8-15%,窯產量提高12%,熟料中C3S含量提高,熟料強度比實施前提高10-30%。每噸水泥綜合成本下降10%左右。
應用助燃復合礦化劑工藝流程:
(1)生料的配比控制。
1)石灰礦、粘土的成分分析及配料比例。
2)煤的工業分析、煤灰分析、煤的全硫分析。煤的摻量比例。
3)助燃復合礦化劑加量。將助燃復合礦化劑由配料線通過電子稱控制加入,加入量:生料的0.1%。
(2)熟料的三率值和f CaO的檢測控制。
使用復合礦化劑三率推薦值:
KH:0.94-0.95
SM:1.81-2.09
IM:1.3
差別主要在SM和IM上,使之接近復合礦化劑的使用條件。
(3)加強操作,采用淺暗火煅燒,加強通風。
1)采用助燃復合礦化劑,高KH配料方案,必須適當降低生料細度,加強生料均化,提高生料均勻性,須加強生料均化,提高復合礦化劑在生料中摻加的均勻性和含煤量的均勻性,為熟料煅燒創造條件。
2)采用淺暗火煅燒,使其具有一定深度的濕料層,燃燒中必須加強操作,穩定窯的熱工制度,緊緊抓住底火這個關鍵,達到三平衡,使之形成良性循環。
3)加強立窯通風,防止還原氣煅燒。加強熟料煅燒操作,采用淺暗煅燒,穩定底火,穩定窯的熱工制度,保證熟料的燒成溫度和足夠的燒成時間,以使熟料有較高的C3S礦物含量,從而達到提高熟料的強度。
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