旁路放风窑灰作混合材的工艺介绍

张小军（华润水泥投资有限公司，广西 南宁 530000）

0 引言

使用替代燃料和衍生燃料是水泥行业节能降碳重要手段之一，水泥生产过程中使用替代燃料和衍生燃料是一种趋势，但这些燃料中的钾、钠、氯、硫含量较高会给水泥生产线系统的稳定运行带来严重后果。旁路放风系统是解决原、燃料中过量钾、钠、氯排出系统的有效措施，可以保证系统稳定运行和产品质量[1]。目前旁路放风收集的粉尘（以下简称“窑灰”）的处置途径主要作为混合材简单搭配进水泥粉磨系统。当窑灰中Cl-含量偏高时，要确保水泥产品满足《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2007）规定“硅酸盐水泥Cl-含量≤0.06%（质量分数）”的要求，势必采取精确计量入水泥磨的工艺。本文以水泥窑协同处置城市生活垃圾项目窑灰为例，对其处置工艺进行简单阐述。

1 窑灰的化学成分及相关法规

罗江某公司生产的水泥及产生的窑灰，其化学成分见表1[2]。采用荷兰PANalytical公司X'Pert⁃PRO型粉晶X射线衍射仪对窑灰试样进行物相分析，其衍射图谱见图1[2]。

表1 水泥与窑灰主要化学组成 %

图1 窑灰衍射图谱

从图1可以看出，窑灰物相组成主要以氯化钾和氧化钙为主，其次为氢氧化钙以及少量的氟化物。结合表1的化学成分分析，其中K2O、Na2O、Cl-三者质量百分含量累计达19%，且主要以K2O和Cl-为主，这和X射线衍射分析的结果一致。

《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》（HJ 662—2013）中对旁路放风收集的粉尘的处理进行了明确规定：（1）未经处置的从水泥窑循环系统排出的窑灰和旁路放风收集的粉尘不得再返回水泥窑生产熟料。（2）从水泥窑循环系统排出的窑灰和旁路放风收集的粉尘若采用直接掺加入水泥熟料的处置方式，应严格控制其掺加比例，确保水泥产品中的氯、碱、硫含量满足要求，水泥产品环境安全性满足相关标准的要求[3]。

2 窑灰的处置工艺

2.1 窑灰处置工艺的确定

该公司生产线相关参数见表2。

表2 水泥生产线相关参数

依据表中数据，要保证本公司出厂水泥Cl-含量≤0.06%（质量分数），单台水泥磨运行时，窑灰理论计算最大掺量不能超过0.89 t/h；2台水泥磨同时运行，窑灰论计算最大掺量不能超过1.78 t/h，窑灰进水泥磨系统前如果不进行精确计量，极可能导致出厂水泥Cl-含量超标。因Cl-对混凝土质量有以下危害：（1）Cl-会降低混凝土的强度；（2）会对钢筋造成腐蚀；（3）会对整个工程的耐久度造成影响[4]，所以水泥生产企业必须严格控制出厂水泥中Cl-的含量。

2.2 窑灰处置工艺流程

窑灰处置的工艺流程见图2，主要由集灰仓、窑灰罐装车、窑灰仓、库底2套计量系统和空气输送斜槽组成。

图2 窑灰处置工艺流程

该公司烧成车间与水泥粉磨车间相距较远，窑灰输送采用散装罐车倒运的方式。旁路放风系统收尘器收集的窑灰经FU拉链机、集灰仓后进入装载量约15 t的罐装车，旁路放风系统平均每天约产生25 t窑灰，每天需倒运2次。淡季时水泥生产量低，窑灰掺入量减少，为保证旁路放风系统正常运行，窑灰仓仓容按120 t（储期5天）设计，同时做好仓体内部防腐及防堵设施。考虑2台水泥磨同时运行且生产不同品种水泥的情况，仓底设置2套计量秤，窑灰计量后由空气输送斜槽输分别送至原有水泥生产线的2台粉煤灰空气输送斜槽，跟水泥原料混合后进入水泥粉磨系统。仓底计量系统采用“星型卸料器＋单管螺旋喂料机＋转子秤”的工艺。

2.3 窑灰处置设备

窑灰处置的设备规格见表3。

表3 窑灰处置的设备规格

3 运行效果

散装罐车装车时，罐车内部的空气经罐车顶部的排气孔、带软接头的收尘风管进入收尘器入口，确保装车全过程罐车内为负压环境，整个装车过程无粉尘外溢，窑灰装车过程见图3。窑灰仓顶设置收尘风管，散装罐车卸窑灰过程无扬尘现象，罐车卸窑灰过程见图4。

图3 窑灰装车过程

图4 罐车卸窑灰过程

窑灰仓锥体设置开式充气斜槽，仓底卸料顺畅，窑灰仓下计量输送系统采用“星型卸料器＋单管螺旋喂料机＋转子秤”的喂料、计量方式，喂料连续、均匀，避免了窑灰冲料、断料，保证出厂水泥中Cl-含量在狭窄范围波动。整个装料、卸料、计量过程均为密闭、负压状态，窑灰没有外溢风险。

4 结语

窑灰应采取精确计量的方式进入水泥粉磨系统，窑灰的投加量要根据水泥粉磨系统台时产量、当批次窑灰中Cl-含量来确定。各水泥生产企业根据烧成车间与水泥粉磨车间相对位置，可采用散装罐车或气力输送的方式输送窑灰。窑灰应参与水泥制备全过程，与熟料、混合材、粉煤灰及石膏等在辊压机、水泥磨、选粉机等设备里充分混合，才能确保出厂水泥Cl-含量满足国标要求。