旁路放風窯灰作混合材的工藝介紹

張小軍（華潤水泥投資有限公司，廣西 南寧 530000）

0 引言

使用替代燃料和衍生燃料是水泥行業節能降碳重要手段之一，水泥生產過程中使用替代燃料和衍生燃料是一種趨勢，但這些燃料中的鉀、鈉、氯、硫含量較高會給水泥生產線系統的穩定運行帶來嚴重后果。旁路放風系統是解決原、燃料中過量鉀、鈉、氯排出系統的有效措施，可以保證系統穩定運行和產品質量[1]。目前旁路放風收集的粉塵（以下簡稱“窯灰”）的處置途徑主要作為混合材簡單搭配進水泥粉磨系統。當窯灰中Cl-含量偏高時，要確保水泥產品滿足《通用硅酸鹽水泥》（GB 175—2007）規定“硅酸鹽水泥Cl-含量≤0.06%（質量分數）”的要求，勢必采取精確計量入水泥磨的工藝。本文以水泥窯協同處置城市生活垃圾項目窯灰為例，對其處置工藝進行簡單闡述。

1 窯灰的化學成分及相關法規

羅江某公司生產的水泥及產生的窯灰，其化學成分見表1[2]。采用荷蘭PANalytical公司X'Pert?PRO型粉晶X射線衍射儀對窯灰試樣進行物相分析，其衍射圖譜見圖1[2]。

表1 水泥與窯灰主要化學組成 %

圖1 窯灰衍射圖譜

從圖1可以看出，窯灰物相組成主要以氯化鉀和氧化鈣為主，其次為氫氧化鈣以及少量的氟化物。結合表1的化學成分分析，其中K2O、Na2O、Cl-三者質量百分含量累計達19%，且主要以K2O和Cl-為主，這和X射線衍射分析的結果一致。

《水泥窯協同處置固體廢物環境保護技術規范》（HJ 662—2013）中對旁路放風收集的粉塵的處理進行了明確規定：（1）未經處置的從水泥窯循環系統排出的窯灰和旁路放風收集的粉塵不得再返回水泥窯生產熟料。（2）從水泥窯循環系統排出的窯灰和旁路放風收集的粉塵若采用直接摻加入水泥熟料的處置方式，應嚴格控制其摻加比例，確保水泥產品中的氯、堿、硫含量滿足要求，水泥產品環境安全性滿足相關標準的要求[3]。

2 窯灰的處置工藝

2.1 窯灰處置工藝的確定

該公司生產線相關參數見表2。

表2 水泥生產線相關參數

依據表中數據，要保證本公司出廠水泥Cl-含量≤0.06%（質量分數），單臺水泥磨運行時，窯灰理論計算最大摻量不能超過0.89 t/h；2臺水泥磨同時運行，窯灰論計算最大摻量不能超過1.78 t/h，窯灰進水泥磨系統前如果不進行精確計量，極可能導致出廠水泥Cl-含量超標。因Cl-對混凝土質量有以下危害：（1）Cl-會降低混凝土的強度；（2）會對鋼筋造成腐蝕；（3）會對整個工程的耐久度造成影響[4]，所以水泥生產企業必須嚴格控制出廠水泥中Cl-的含量。

2.2 窯灰處置工藝流程

窯灰處置的工藝流程見圖2，主要由集灰倉、窯灰罐裝車、窯灰倉、庫底2套計量系統和空氣輸送斜槽組成。

圖2 窯灰處置工藝流程

該公司燒成車間與水泥粉磨車間相距較遠，窯灰輸送采用散裝罐車倒運的方式。旁路放風系統收塵器收集的窯灰經FU拉鏈機、集灰倉后進入裝載量約15 t的罐裝車，旁路放風系統平均每天約產生25 t窯灰，每天需倒運2次。淡季時水泥生產量低，窯灰摻入量減少，為保證旁路放風系統正常運行，窯灰倉倉容按120 t（儲期5天）設計，同時做好倉體內部防腐及防堵設施?？紤]2臺水泥磨同時運行且生產不同品種水泥的情況，倉底設置2套計量秤，窯灰計量后由空氣輸送斜槽輸分別送至原有水泥生產線的2臺粉煤灰空氣輸送斜槽，跟水泥原料混合后進入水泥粉磨系統。倉底計量系統采用“星型卸料器＋單管螺旋喂料機＋轉子秤”的工藝。

2.3 窯灰處置設備

窯灰處置的設備規格見表3。

表3 窯灰處置的設備規格

3 運行效果

散裝罐車裝車時，罐車內部的空氣經罐車頂部的排氣孔、帶軟接頭的收塵風管進入收塵器入口，確保裝車全過程罐車內為負壓環境，整個裝車過程無粉塵外溢，窯灰裝車過程見圖3。窯灰倉頂設置收塵風管，散裝罐車卸窯灰過程無揚塵現象，罐車卸窯灰過程見圖4。

圖3 窯灰裝車過程

圖4 罐車卸窯灰過程

窯灰倉錐體設置開式充氣斜槽，倉底卸料順暢，窯灰倉下計量輸送系統采用“星型卸料器＋單管螺旋喂料機＋轉子秤”的喂料、計量方式，喂料連續、均勻，避免了窯灰沖料、斷料，保證出廠水泥中Cl-含量在狹窄范圍波動。整個裝料、卸料、計量過程均為密閉、負壓狀態，窯灰沒有外溢風險。

4 結語

窯灰應采取精確計量的方式進入水泥粉磨系統，窯灰的投加量要根據水泥粉磨系統臺時產量、當批次窯灰中Cl-含量來確定。各水泥生產企業根據燒成車間與水泥粉磨車間相對位置，可采用散裝罐車或氣力輸送的方式輸送窯灰。窯灰應參與水泥制備全過程，與熟料、混合材、粉煤灰及石膏等在輥壓機、水泥磨、選粉機等設備里充分混合，才能確保出廠水泥Cl-含量滿足國標要求。