水泥廠旁路放風工藝流程解析

曾計生

1 引言

隨著水泥工業的發展，原、燃料資源日趨緊張，越來越多的水泥廠需要采用含高揮發性組分（K2O、NaO、SO3、Cl-）低品位的原、燃料煅燒水泥熟料；同時，越來越多的水泥廠采用替代燃料以及利用窯系統處理廢棄物，而替代燃料、廢棄物中所含氯、硫都偏高。低品位原燃料替代燃料、廢棄物在窯系統中產生過量的鉀、鈉、氯成分，一則容易引起預熱器系統的結皮、堵塞，影響窯系統的正常運轉；二則過量有害成分進入熟料，會腐蝕混凝土中的鋼筋，縮短混凝土的壽命。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。

圖1 旁路放風系統方案1工藝流程

圖2 旁路放風系統方案2工藝流程

表1 兩種旁路放風系統工藝參數比較*

旁路放風系統方案1（圖1）是在窯尾設置一套獨立的旁路放風系統；旁路放風系統方案2（圖2）是將旁路放風的煙氣引至窯頭，并與窯頭廢氣混合，與窯頭煙氣共用一套廢氣處理系統。本文將以5000t/d的熟料生產線和旁路放風量5%為基準著重對這兩種系統進行比較，闡述這兩種旁路放風工藝流程的優缺點。

2 兩種旁路放風系統工藝流程

旁路放風系統方案1由急冷室、冷卻風機、袋式收塵器、引風機、窯灰儲存倉、散裝機等組成，其工藝流程（見圖1）：從窯尾煙室抽取的高溫煙氣進入急冷室，冷卻風機將冷風鼓進急冷室，在急冷室內冷風與高溫煙氣充分混合，足夠的冷風使混合氣體溫度降至200℃，冷卻后的廢氣經管道進入袋式收塵器進行除塵，除塵后的氣體通過煙囪排入大氣，收塵器收集下來的窯灰進入窯灰倉，窯灰倉下設有散裝機。

旁路放風系統方案2由急冷室、冷卻鼓風機、接力引風機等組成。其工藝流程（見圖2）：從窯尾煙室抽取的高溫煙氣進入急冷室，冷卻風機將冷風鼓進急冷室，在急冷室內冷風與高溫煙氣充分混合，足夠的冷風使混合氣體溫度降至350℃，冷卻后的廢氣經過管道、接力風機送至窯頭，與窯頭廢氣混合后進入窯頭廢氣處理系統，收塵器收集下來的窯灰隨熟料一起進入熟料庫。

3 兩種旁路放風系統的技術比較

3.1 工藝參數比較

兩種方案的工藝參數和系統配置比較分別見表1、表2。

3.2 裝機功率和重量比較

兩種系統的裝機功率和重量比較見表3。

由表3可知，方案1的系統裝機功率和重量均大于方案2。方案1比方案2裝機功率大130kW，裝機重量大67t。

3.3 對熟料質量的影響

國標硅酸鹽水泥熟料（GB/T 21372-2008）對有害成分的限定值：堿含量（Na2O+0.658K2O）≤0.6%，硫含量（SO3）≤1.5%，氯含量（Cl）≤0.06%。

方案1中，旁路放風的窯灰單獨處置，不會對熟料質量產生影響，但方案2中，窯灰中的有害成分隨旁路放風的窯灰摻加到熟料中，對熟料質量會有一定的負面影響。通常每1%的旁路放風產生的窯灰量約為1.5～2.5g/kg熟料，即方案2中每1%的旁路放風摻加到熟料中，旁路放風窯灰量與熟料的質量比約為0.15%～0.25%。對熟料質量的影響程度取決于旁路放風量、旁路放風窯灰中有害成分等因素，實際應用時需根據這些因素來計算分析判斷摻有旁路放風窯灰的熟料是否滿足熟料質量要求。

表2 兩種旁路放風系統的設備配置比較*

表3 兩種旁路放風系統裝機功率和重量比較

3.4 兩種旁路放風系統的優缺點

通過以上對兩種旁路放風系統的技術比較，可得出其優缺點如下：

方案2較方案1的優點：

（1）在系統配置方面，方案2省去了旁路放風袋式收塵器、窯灰儲存倉及散裝機。

（2）在裝機功率方面，方案2較方案1裝機功率降低10%。

（3）在裝機重量方面，方案2較方案1裝機重量降低10%。

方案2較方案1的缺點：

（1）對窯頭廢氣處理系統的影響。

方案2會增加窯頭廢氣處理系統實際處理風量，加大設備規格。通過計算分析可知，每1%旁路放風量引起窯頭廢氣處理系統處理風量增加2%（增加風量0.02m3（標）/kg熟料），所以在設備選型時，當旁路放風量＜9%時，方案2不會導致窯頭熱交換器、收塵器及其引風機的選型規格增大；當旁路放風量＞9%時，則方案2中窯頭熱交換器、收塵器及其引風機的選型規格應相應加大。

（2）對熟料質量的影響。

方案2對熟料質量有一定的負面影響（參見3.3）。

4 結論

綜上所述，旁路放風系統工藝流程的選擇應綜合考慮原燃料的有害成分、旁路放風窯灰有害成分及對熟料質量的影響等因素：

（1）如果著重于解決有害成分引起的預熱器系統結皮、堵塞問題，且旁路放風的窯灰摻入到熟料中后的熟料仍然滿足質量標準，建議采用方案2。

（2）如果著重于解決有害成分引起的熟料質量問題，旁路放風的窯灰摻入到熟料中后導致熟料質量不達標，建議采用方案1。