有害组分影响水泥生产的优化控制策略

有害组分影响水泥生产的优化控制策略

王佑安

冀东水泥（烟台）有限责任公司 山东烟台 265500

摘要：水泥产量日益剧增、城市化进程加快、人民生活水平逐步提高和环保形势日趋严峻，水泥企业逐步向“政府好帮手，城市净化器”协同处置转型，利用水泥窑协同处置来实现废弃物减量化、无害化和资源化已势在必行，但其携入的碱、氯、硫等有害组分会严重影响整个烧成工艺。近些年通过对水泥窑系统进行旁路取风技术改造及有害组分优化控制已初见成效，能够较好缓解电石渣制水泥生产线高含量有害组分对水泥窑系统带来的不良影响，进而推广应用于水泥窑协同处置。

关键词：有害组分；电石渣；旁路取风；精细化操作

1有害组分对生产带来的影响

1.1有害组分循环富集特性

有害组分在烧成系统中多以氯盐、（亚）硫酸盐及硫化物形式存在，具有极强挥发性，特别是氯离子在水泥窑高温条件下几乎全部挥发，冷却后易黏附在生料颗粒上在系统内循环富集，极难排出，同时造成入窑表观分解率降低，操作时易出现判断误区，从而影响水泥窑生产稳定。

1.2有害组分易促结皮形成

烧成系统经过一段时间的运行，有害组分会不断进行循环富集，尤其是氯离子含量成百倍增加，迫使预热后生料多组分物质共熔点降至约650℃～700℃，氯盐、（亚）硫酸盐及硫化物与入窑生料、窑内粉尘构成粘聚性物质，降低生料颗粒流动性，不断在窑尾和预热器各部位形成结皮，易造成预热器发生黏结性及结皮掉落异物性堵塞；有害组分入水泥窑后，易在后窑口形成长厚浮窑皮，进而在水泥窑30m后形成厚结圈，并伴随结球，严重影响水泥窑生产稳定，最终被迫低产、低质、高耗带病运转。

1.3有害组分易侵蚀耐火材料

在烧成系统热工高温条件下，耐火材料直接接触夹杂高含量有害组分的物料与烟气，因耐火材料内外两侧存在极大温度差，有害组分便由内至外冷凝结晶侵蚀耐火材料，其结构成分被破坏后出现剥落、磨蚀和脱落，更有甚者会侵蚀耐火材料外部钢材，造成水泥窑筒体刚度大幅下降、预分解系统壳体大面积蚀透漏风等问题，如图一所示。

图1　锈蚀壳体

1.4有害组分加快低温除尘设施锈蚀

黏附在物料上的碱、氯、硫等有害组分在水泥窑-窑尾收尘器-生料均化库进行外部循环富集，窑尾收尘器内温度低、水汽大，导致烟气酸性增加，加快窑尾作收尘器内部风道、花板和反吹管等钢材锈蚀速度，若不做特殊防腐约2～4年便会出现飞屑铁渣，既影响收尘器工作效率又加剧环保风险。

2降低系统中有害组分含量优化策略

2.1水泥窑采用低温煅烧技术

低温煅烧是通过技术调整降低火焰峰值温度、拉长火焰、增加物料在水泥窑内煅烧时间来满足熟料生产的技术。水泥窑采用低温煅烧技术利于有害组分随熟料从窑内带出，可有效缓解其在烧成系统内的循环富集量。同时配合生料配料，合理调整三率值来提高生料易烧性，应用于生产实践已取得一定成效。

2.2窑尾收尘器窑灰有计划定期外放

仅采用低温煅烧技术不能满足有害组分循环富集增加量，通过观察窑尾收尘器窑灰颜色发生变化并检测，发现窑灰有害组分氯离子含量成几十倍增加。利用水泥窑检修机会加装窑灰仓，根据检查数据有计划外放，经过一段时间调试、跟踪，定期外放窑灰能够打破系统有害组分外循环，但存在灰量大且系统整体放出有害组分量少问题，仍无法解决有害组分在预分解系统富集带来的实际问题，仅能一定程度上缓解。

2.3旁路取风技术改造和优化

结合设计院进行旁路取风技术改造，从窑尾烟室取风经骤冷风机冷却后由管道输送至旋风筒后接入预热器废气管道，旋风筒收集下的灰入小仓外排。简单的技改却收到很好的效果，外放灰中有害组分氯离子含量成百倍增加，经过一段时间运行，很好地缓解水泥窑结圈、结球、窑尾长厚窑皮及预热器结皮、堵塞等工艺问题，但仍未达到技改预期。紧接着进行第二次旁路取风优化改造，在粗粉旋风筒后加装四个高效旋风筒并附带系统排风机，排出废气入生料磨热风管道。经过调试一直使用至今，能够有效降低系统中碱、氯、硫等有害组分含量，生产稳定时外放灰有害组分含量检测数据也较高（SO₃9%、K₂O8.5%、Na₂O1.7%、Cl-6%），现在已能够解决水泥窑结圈、结球、长厚窑皮问题，预热器结皮、堵塞也很好地得到抑制。

2.4源头控制有害组分含量

电石渣作为水泥窑生产主要钙质原料，每天使用量较大，带入系统中有害组分含量也较多，除做好水泥窑系统高含量有害组分排出外，源头把控也十分关键。经过与上游公司多次协商、沟通，已基本能够从源头控制电石渣氯离子含量≤0.03%；同时煤作为水泥窑主要热量来源，也是有害组分硫的主要源头，生产方面一直要求选用低硫优质煤来降低其对系统带来的影响。通过严把原、燃料质量关，水泥窑系统有害组分循环富集量目前基本可控，并能够根据生产需要对入窑热生料中有害组分含量进行合理调整。

3水泥窑协同处置废弃物投运后优化策略

3.1升级旁路取风系统

鉴于当前旁路取风系统较同行业旁路系统放出有害组分含量效率低，需对其进行再次升级改造，更换高效取风探头，将四个高效旋风筒改为袋式收尘器处理系统，废气不再进入生料磨热风管道，让旁路系统更完善、效率更高效，便于适应协同处置废弃物投运后有害组分含量波动性变化增加对水泥窑生产带来的影响。

3.2更换大推力高效燃烧器

水泥窑协同处置投运后，好的窑工况极其重要，要求水泥窑自身需具备一定的抗干扰能力，同时要能更好地适应煤质变化并提高煤粉燃尽率，选用一支高效燃烧器有益于提高系统稳定性。

3.3分类、分批处置废弃物

针对入厂废弃物在准入前进行各项控制指标检测，做好化学成分、热值相近的物料配伍、贮存，根据水泥窑入窑热生料有害组分在系统内循环量有计划、有批次、有安排地进行定量处置，把协同处置废弃物带入有害组分含量对水泥窑系统的影响降至最低并尽可能做到可控。

3.4水泥窑系统关键部位做好日常清理管控

协同处置废弃物投运后，碱、氯、硫等有害组分会对水泥窑系统进行持续影响，尤其是窑尾烟室、分解炉锥体及缩口等关键部位，需提前留好在线清理孔或加装超声波在线清理等先进清理设备，防止这些关键部位因局部温度高快速出现结焦、结皮而不能得到有效快速清理，导致水泥窑系统出现波动并由此引发工艺事故。

结束语

（1）电石渣制水泥生产线或水泥窑协同处置不容易控制高含量有害组分的持续带入，造成系统循环富集量增大，如结圈、结球、长厚浮窑皮、预热器结皮、堵塞等工艺问题频出；通过进行旁路取风技术改造来打破有害组分循环富集，经实践效果较为显著。

（2）旁路取风技术改造后，需遵循热生料硫、氯含量结皮对应关系来指导调整放风比例，将硫、氯循环量控制在可接受结皮区域以下；同时配合对分解炉、窑尾烟室及烧成煅烧温度低控操作调整，有利于有害组分快速带出水泥窑系统。

（3）水泥窑协同处置需做好废弃物准入检测、配伍、贮存并有计划、有批次、有安排进行精准处置，同时要求对水泥窑系统关键部位做好清理管控。

参考文献

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