CN117105547A - 一种煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤矸石在水泥生产中应用技术领域,尤其涉及一种煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的系统和方法,所述煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的方法包括以下步骤:除煤矸石以外的水泥生料喂入预热器;将煤矸石细度控制80微米筛余小于等于10%,投入倒数第二级旋风预热器下料管。本发明提供一种提高煤矸石用量,能在水泥生产过程中消纳和利用更多煤矸石的煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的系统和方法。
Description
技术领域
本发明属于煤矸石在水泥生产中应用技术领域,尤其涉及一种煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的系统和方法。
背景技术
现有技术:
煤矸石洗煤厂和煤炭采掘巷掘进中排出的煤和岩石以及和煤矸石一起堆放的煤系之外的白矸等的混合物,是碳质、泥质和砂质页岩的混合物,含碳20%~30%,具有低发热值。
煤矸石由无机物(岩石物质)和有机物(含碳物)组成,其中的无机物主要为硅铝质成分,一般SiO2和Al2O3的平均含量分别波动于40%-60%和15%-30%之间,可以用作水泥生产的原料,减少水泥生产原材料中黏土的用量;煤矸石中的有机物具有一定的热值,可以降低水泥生产燃料用量。
煤矸石在水泥生产中的常规使用方法是将煤矸石与石灰石等其他水泥原料共同粉磨制备水泥生料,水泥生料经过均化后送入水泥预分解系统,生料经过预热器预热后进入分解炉,生料中的碳酸盐分解后进入回转窑,在高温条件下完成水泥熟料的煅烧。
煤矸石利用方式由于煤矸石中将一定的热值带入水泥生料,当生料进入预热器第二级或第三级后,生料中的可燃物燃烧放热产生局部过热,导致预热器系统的一级、二级或三级预热器内的部分生料熔融,熔融物料与生料粉尘粘附在预热器边壁,引起预热器锥部或者料管堵塞,严重情况将导致预热器堵塞无法正常生产。同时煤矸石中的硫被氧化分解形成SO2气体随着废气排出,导致尾气SO2排放超标。
上述预热器结皮堵塞和SO2排放超标问题,严重限制了煤矸石在水泥生产中的使用量。
因此,基于这些问题,提供一种提高煤矸石用量,能在水泥生产过程中消纳和利用更多煤矸石的煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的系统和方法具有重要的现实意义。
发明内容
本申请目的在于为解决现有技术中技术问题而提供一种提高煤矸石用量,能在水泥生产过程中消纳和利用更多煤矸石的煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的系统和方法。
本申请实施例为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:
一种煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的方法,水泥生料包括煤矸石,所述煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的方法包括以下步骤:
除煤矸石以外的水泥生料喂入预热器;
将煤矸石细度控制80微米筛余小于等于10%,投入倒数第二级旋风预热器下料管。
本申请实施例还可以采用以下技术方案:
在上述煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的方法中,进一步的,所述煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的方法包括以下步骤:
煤矸石经过单独破碎、均化和粉磨后,待喂入预热器的除煤矸石外的其他生料下落到倒数第二级旋风预热器下料管之后,将煤矸石粉按照水泥原料配比送入倒数第二级旋风预热器下料管的混合部位,经过与生料混合之后一起喂入分解炉。
在上述煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的方法中,进一步的,所述煤矸石的喂入点距离预热器下料管与分解炉连接处0.5-1.0米。
一种煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的系统,所述煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的系统包括依次相连的五级或六级预热器和分解炉、煤矸石粉磨系统以及煤矸石单独喂料单元,所述煤矸石单独喂料单元的进料口通过管路和阀门与所述煤矸石粉磨系统的气力输送管路连接,所述煤矸石单独喂料单元的出料口与分解炉或倒数第二级旋风预热器下料管相连。
在上述煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的系统中,进一步的,所述煤矸石单独喂料单元的出料口与倒数第二级旋风预热器下料管相连点距离预热器下料管与分解炉连接处0.5-1.0米。
在上述煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的系统中,进一步的,所述煤矸石粉磨系统包括煤矸石破碎设备,均化库和均化布料设备,立式辊磨或球磨机或辊压机,钢板式或混凝土式储库,库底带有计量和气力输送管路。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案,至少具有如下有益效果:
1、本发明采用煤矸石单独破碎粉磨喂料,解决了预热器第二级或第三级局部过热引起结皮甚至堵塞问题,在煤矸石含有的热值能够得到充分的利用的同时,保证了水泥生产系统的低能耗稳定运行。
2、本发明采用煤矸石单独破碎粉磨喂料,解决了窑尾废气硫排放超标问题,实现了利用煤矸石生产水泥熟料过程的绿色环保。
3、本发明采用煤矸石在倒数第二级预热器下料管喂料的方法,能够起到较好的均化效果,从而保证熟料质量的稳定。
4、本发明突破常规煤矸石作为水泥原料与其他原料共同粉磨制备生料再煅烧熟料的方法,大幅提升了煤矸石在水泥熟料煅烧过程中的利用量。
附图说明
以下将结合附图来对本申请实施例的技术方案作进一步的详细描述,但是应当知道,这些附图仅是为解释目的而设计的,因此不作为本申请范围的限定。此外,除非特别指出,这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造,而不必要依比例进行绘制。
图1是本发明实施例的煤矸石悬浮态燃烧特性图;
图2是煤矸石直接喂入分解炉的示意图;
图3是煤矸石从预热器下料管喂入分解炉的示意图。
图中:
1、煤矸石粉磨系统,2、煤矸石单独喂料单元;
C4、倒数第二级旋风预热器,C5、倒数第一级旋风预热器,3、分解炉,4、烟室,5、回转窑。
具体实施方式
本实施例的水泥熟料预热预分解单元包括依次相连的五级或六级预热器和在线式分解炉。
煤矸石粉磨系统是一套煤矸石单独破碎和粉磨系统,包括煤矸石破碎设备,均化库和均化布料设备,立式辊磨或球磨机或辊压机,钢板式或混凝土式储库,库底带有计量和气力输送管路。
煤矸石单独喂料单元进料口通过管路和阀门与煤矸石气力输送管路连接,煤矸石单独喂料单元的出料口与倒数第二级旋风预热器下料管相连,连接点距离预热器下料管与在线式分解炉连接处0.5-1.0米。
煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的方法包括以下步骤:
S1、煤矸石经过单独破碎、均化和粉磨后,细度控制80微米筛余小于等于10%;
S2、除煤矸石外的其他原料按照水泥原料配比磨细为生料后喂入预热器;
S3、待物料下落到倒数第二级旋风预热器下料管之后,将煤矸石粉按照原料配比送入倒数第二级旋风预热器下料管的混合部位,经过与生料混合之后一起喂入分解炉。
工作原理:
传统的煤矸石配料煅烧水泥熟料的方法,是将煤矸石与其他水泥原料共同粉磨后,经过均化和计量,送入预热预分解系统,主要存在以下问题,严重制约了煤矸石的大掺量利用和水泥预热预分解生产系统的稳定运行:
(1)煤矸石带入生料的可燃物质在预热器第二级或第三级(C2或C3)燃烧放热,局部过热引起结皮甚至堵塞;
(2)煤矸石带入生料的有害元素如硫元素等出现低温循环(预热器和窑尾收尘器之间),引起硫排放超标问题。
为了解决预热器第二级或第三级局部过热引起结皮甚至堵塞问题和硫排放超标问题,本实施例将煤矸石单独粉磨喂入分解炉,能够避免煤矸石带入生料的可燃物质在预热器第二级或第三级(C2或C3)燃烧放热;同时,煤矸石喂入分解炉,燃烧释放的硫元素与分解炉内碳酸钙分解出的氧化钙快速反应生成硫酸钙,硫元素被吸收,避免了硫排放超标。
S+O2→SO2
CaCO3→CaO+CO2
CaO+SO2+O2→CaSO4
煤矸石作为一个组分单独喂入分解炉,与其他材料制成的生料存在可能混合不均的问题,为了避免引起对水泥熟料的质量波动,本实施例将煤矸石的喂料点在倒数第二级预热器下料管喂入,能够与生料有较好的混合作用,混合后的生料进入分解炉,在分解炉的喷腾作用下进行再一次强制混合,入窑生料具有良好的均匀性,水泥熟料的质量不受煤矸石单独喂料的影响。
参见说明书附图1,根据煤矸石的悬浮态燃烧特性,煤矸石的起燃时间3-5秒,而倒数第二级下料管内物料流速一般设计为1米/秒,为了使煤矸石在混合均匀的同时避免在管道内起燃而发生结皮,经理论计算和试验验证后确定,煤矸石的喂入点距离预热器下料管与在线式分解炉连接处0.5-1.0米。
为了更好的理解上述技术方案,下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
以某5000t/d水泥厂改造前后为例,该厂实际生产用原材料详见表1,设定熟料率值见表2,煤矸石全部替代粘土,通过理论计算得出原料配料见表3,由表3可见,煤矸石理论掺入量能够达到8.08%。将传统的煤矸石与其他原料共同粉磨制备生料,然后喂入预热预分解系统生产水泥熟料的常规生产方式作为对比实施例,与本发明实施例进行对比。
表1原料及煤灰化学成分
项目 | L.O.I | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | SO3 | Cl- | 合量 |
石灰石 | 40.55 | 4.56 | 1.56 | 0.71 | 50.92 | 1.13 | 0.23 | 0.16 | 0.04 | 0.01 | 99.87 |
硅石 | 1.00 | 95.13 | 0.38 | 0.63 | 2.11 | 0.38 | 0.10 | 0.04 | 0.00 | 0.01 | 99.78 |
粘土 | 12.00 | 27.58 | 21.86 | 37.52 | 0.06 | 0.32 | 0.10 | 0.12 | 0.09 | 0.01 | 99.66 |
煤矸石 | 1.69 | 65.47 | 20.06 | 5.42 | 2.29 | 1.61 | 2.02 | 0.18 | 1.15 | 0.04 | 99.93 |
铜矿渣 | 0.00 | 37.00 | 4.80 | 45.15 | 8.66 | 3.38 | 0.46 | 0.29 | 0.20 | 0.04 | 99.98 |
煤灰 | 0.00 | 51.82 | 20.26 | 8.58 | 7.92 | 2.31 | 1.95 | 1.88 | 4.20 | 0.02 | 98.94 |
表2熟料率值设定
KH | 0.91 | SM | 2.60 | AM | 1.60 |
表3配料计算
石灰石 | 硅石 | 煤矸石 | 铜矿渣 |
85.91 | 3.94 | 8.08 | 2.08 |
对比例
按照常规的生产方式,利用煤矸石取代部分粘土配料制备水泥生料,将石灰石、粘土、煤矸石、硅石和铜矿渣按照设定的比例共同粉磨后,经均化和计量后送入预热预分解系统。实际生产过程中发现,当煤矸石配入量小于3%时,虽然最上一级旋风筒出口温度有所升高,但是系统能够实现连续稳定运行,熟料3天抗压强度30.2MPa,28天抗压强度59.8MPa(见表4);当煤矸石配入量超过3%以后,预热器第二级和第三级出口温度出现明显上升,旋风筒筒壁和下料管出现结皮现象,严重时导致下料管堵塞,影响系统正常稳定运行,同时窑尾废气和尾排废气中的SO2波动较大,对废气达标排放造成一定影响。
这是由于煤矸石中带入的可燃物质在一定温度下发生燃烧,局部过热导致生料中的液相提前出现,液相在温度较低的旋风筒侧壁及下料管冷凝,同时粘结生料粉尘形成结皮,当煤矸石掺量增加后,这种结皮现象逐渐严重从而引发下料管堵塞等生产事故,影响正产生产;煤矸石中的硫元素受热挥发并氧化形成SO2其他,在预热器和窑尾收尘器循环,一旦出现较大波动,导致尾气SO2超标。
实施例1
搭建一套煤矸石单独破碎、粉磨、储存和喂料系统,煤矸石粉的细度控制80微米筛余10%,煤矸石喂料点设置在喷煤管上方的分解炉侧壁;石灰石、硅石和铜矿渣利用原料磨系统制备生料,生料细度按照常规控制。生料从最上级预热器进风管喂入预热预分解系统,待生料进入分解炉后,同时将煤矸石粉也直接喂入分解炉,煤矸石和生料在分解炉内混合,调整分解炉喂煤量,控制分解炉出口温度与常规操作时分解炉出口温度保持一致。
实际生产过程中发现,煤矸石配入量达到5%时,系统能够实现连续稳定运行,熟料3天抗压强度28.5MPa,28天抗压强度57.6MPa(见表4)。由于煤矸石带入的可燃物质在分解炉内燃烧节省了部分分解炉用煤,同时预热器第二和第三级预热器和下料管未出现结皮现象,窑尾烟气中SO2不超标,但是因为煤矸石直接喂入分解炉,生料和煤矸石作为两股料,在分解炉中不能完全实现喷腾均化效果,这对水泥熟料的质量产生了一定的影响,表现为熟料抗压强度有所降低。
实施例2
搭建一套煤矸石单独破碎、粉磨、储存和喂料系统,煤矸石粉的细度控制80微米筛余10%,煤矸石喂料点设置在预热预分解系统倒数第二级预热器下料管与分解炉连接点2米处;石灰石、硅石和铜矿渣利用原料磨系统制备生料,生料细度按照常规控制。生料从最上级预热器进风管喂入预热预分解系统,待生料进入预热预分解系统倒数第二级预热器下料管后,同时将煤矸石粉喂入煤矸石喂料点,煤矸石和生料经混合后进入分解炉,调整分解炉喂煤量,控制分解炉出口温度与常规操作时分解炉出口温度保持一致。
实际生产过程中发现,煤矸石配入量不超过5%时,系统能够实现连续稳定运行,熟料3天抗压强度30.5MPa,28天抗压强度59.2MPa(见表4),煤矸石和生料在预热器下料管混合后再进入分解炉,作为一股混合料在分解炉的喷腾均化效果较好,水泥熟料抗压强度与常规生产方式基本一致。由于煤矸石带入的可燃物质在分解炉内燃烧节省了部分分解炉用煤,同时预热器第二和第三级预热器和下料管未出现结皮现象。
但生产过程中发现煤矸石喂入的倒数第二级预热器下料管有结皮,对正常生产造成一定的影响,需要定期进行清理结皮,这是因为煤矸石在下料管中停留时间过长,煤矸石中的可燃物燃烧放热导致下料管结皮。
实施例3
搭建一套煤矸石单独破碎、粉磨、储存和喂料系统,煤矸石粉的细度控制80微米筛余10%,煤矸石喂料点设置在预热预分解系统倒数第二级预热器下料管与分解炉连接点1米处;石灰石、硅石和铜矿渣利用原料磨系统制备生料,生料细度按照常规控制。生料从最上级预热器进风管喂入预热预分解系统,待生料进入预热预分解系统倒数第二级预热器下料管后,同时将煤矸石粉喂入煤矸石喂料点,煤矸石和生料经混合后进入分解炉,调整分解炉喂煤量,控制分解炉出口温度与常规操作时分解炉出口温度保持一致。
实际生产过程中发现,煤矸石配入量达到6%时,系统能够实现连续稳定运行,熟料3天抗压强度30.6MPa,28天抗压强度60.5MPa(见表4),煤矸石和生料在预热器下料管混合后再进入分解炉,作为一股混合料在分解炉的喷腾均化效果较好,水泥熟料28天抗压强度相比常规生产方式明显提高,窑尾烟气中SO2不超标。由于煤矸石带入的可燃物质在分解炉内燃烧节省了部分分解炉用煤,同时预热器第二和第三级预热器和下料管未出现结皮现象。
表4不同方案水泥熟料强度性能
编号 | 3天抗压强度MPa | 28天抗压强度MPa |
对比例 | 30.2 | 58.8 |
实施例1 | 28.5 | 57.6 |
实施例2 | 30.5 | 59.2 |
实施例3 | 30.6 | 60.5 |
综上所述,本发明提供一种提高煤矸石用量,能在水泥生产过程中消纳和利用更多煤矸石的煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的系统和方法。
以上实施例对本发明进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (6)
1.一种煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的方法,水泥生料包括煤矸石,其特征在于:所述煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的方法包括以下步骤:
除煤矸石以外的水泥生料喂入预热器;
将煤矸石细度控制80微米筛余小于等于10%,投入倒数第二级旋风预热器下料管。
2.根据权利要求1所述的煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的方法,其特征在于:所述煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的方法包括以下步骤:
煤矸石经过单独破碎、均化和粉磨后,待喂入预热器的除煤矸石外的其他生料下落到倒数第二级旋风预热器下料管之后,将煤矸石粉按照水泥原料配比送入倒数第二级旋风预热器下料管的混合部位,经过与生料混合之后一起喂入分解炉。
3.根据权利要求1所述的煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的方法,其特征在于:所述煤矸石的喂入点距离预热器下料管与分解炉连接处0.5-1.0米。
4.一种煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的系统,其特征在于:所述煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的系统包括依次相连的五级或六级预热器和分解炉、煤矸石粉磨系统以及煤矸石单独喂料单元,所述煤矸石单独喂料单元的进料口通过管路和阀门与所述煤矸石粉磨系统的气力输送管路连接,所述煤矸石单独喂料单元的出料口与分解炉或倒数第二级旋风预热器下料管相连。
5.根据权利要求4所述的煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的系统,其特征在于:所述煤矸石单独喂料单元的出料口与倒数第二级旋风预热器下料管相连点距离预热器下料管与分解炉连接处0.5-1.0米。
6.根据权利要求4所述的煤矸石单独喂料煅烧水泥熟料的系统,其特征在于:所述煤矸石粉磨系统包括煤矸石破碎设备,均化库和均化布料设备,立式辊磨或球磨机或辊压机,钢板式或混凝土式储库,库底带有计量和气力输送管路。
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CN117945676A (zh) * | 2024-01-26 | 2024-04-30 | 大同市煤炭清洁高效利用研究所 | 水泥熟料生产系统及水泥熟料生产方法 |
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- 2023-07-28 CN CN202310946806.9A patent/CN117105547A/zh active Pending
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