1、采用干排粉煤灰进行配料生产的设计和运行2003 年第 3 期 - 1 -采用干排粉煤灰进行配料生产的设计和运行孙承梓，戴昌亚（江苏巨龙水泥集团，徐州 221168）中图分类号 TQ172.44 文献标识码B 文章编号1007-0389 （2001）03-0025-040 引言江苏巨龙水泥集团 3500t/d 熟料干法生产线生料配料系统以往都采用石灰石、粘土、铁粉 3 组分配料。由于原有粘土矿已近枯竭，后备粘土矿土层薄且碱含量偏高，无法生产低碱水泥，严重影响水泥质量和市场占有率。为此，通过调研，并向南京水泥工业设计研究院专家咨询及进行相关的应用试验，决定采用干排粉煤灰加砂岩代替粘土配料，并于 1
2、998 年至 1999 年进行了配套的工程设计及施工，1999 年 10 月 8 日投料试车一次成功，同年 12 月 16 日通过徐州市经委组织的竣工验收。该系统使用半年多来，设备运转可靠，计量准确，配料合格率高，本文就该技改工程的设计及使用情况作一介绍。1 设计方案简述生料配料由原来的石灰石、粘土、铁粉 3 组分配料改为由石灰石、干排粉煤灰、砂岩、铁粉 4 组分配料，需增加干排粉煤灰储存、计量、输送系统。按 4000t/d 熟料生产能力所需的生料配料量来设计，每天需粉煤灰 480t，平均每小时要供粉煤灰 20t，全年（按 300d 生产计算）原料配料需用粉煤灰 14.4 万 t。1.1 主要
3、建设条件1）干排粉煤灰资源。该系统所用粉煤灰均采用发电厂干排粉煤灰，其中相距 3.5km的徐州发电厂每年可提供 15 万 t20 万 t 干排粉煤灰，附近的彭城、诧城电厂每年也可提供 15 万 t20 万 t 干排粉煤灰，供应是有保证的。2）粉煤灰进厂运输。干粉煤灰由散装车装运卸入工厂粉煤灰库储存，然后由中控室集中控制使用。3）生料配料其他组分。利用原系统装备，其中砂岩破碎及输送由原粘土破碎系统改造完成，毋需增加其他设备，节省了投资。1.2 粉煤灰的物理化学成分由于电厂的二级除尘能力有限，供应我厂的粉煤灰为一、二级除尘的混合统灰，平均细度为 0.08mm 筛筛余25，水分1.0。根据电厂电除尘
4、器收集的干排粉煤灰取平均样做化学分析，粉煤灰的化学成分见表1。1.3 配料方案根据工厂原、燃料化学成分，由南京院确定生料配比、生料化学成分及率值分别见采用干排粉煤灰进行配料生产的设计和运行2003 年第 3 期- 2 -表 2、表 3。表 3 原料配比原料 石灰石 砂岩 硫酸渣 粉煤灰质量分数 /% 82.12 9.04 1.62 7.211.4 工艺流程充分利用生产系统现有空间位置，在保证粉煤灰配料入库工艺顺畅、检修方便且不影响原生产设施正常运行的前提下，在窑尾电除尘器东侧 40m50m 空地处增设粉煤灰配料系统，并利用原电除尘器回灰输送平台，设置粉煤灰输送及取样设备。粉煤灰储存、计量与输送
5、系统工艺流程见图 1。此外，入生料库前有自动取样系统对混合生料进行定时取样，并通过卸料管连续放样到库底取样箱内，由化验室取样分析。系统主要设备见表4。1.5 主要建筑物构成该系统主要建构筑物为一座 14m28m 钢筋砼圆库，库底部设有流化及料位、计量、自动放料装置。系统输送及计量设备，设在 9m（长）6.5m （宽）22m（高）钢筋砼结构框架楼房内。为便于集中供气，将原生产系统空压机房扩建，新增空压机和罗茨风机共 6 台。1.6 生产控制与安全环保粉煤灰系统（包括照明部分）总装机容量为 200kW，最大电机为 37kW，利用原生料磨系统供配电装备，无需增容。系统设有连锁与声光报警设施，由中央控
6、制室原料磨系统集中控制。现场每台设备均有可转换的就地开关柜，当中控解锁后，在现场可单独开停设备，以便调试检修。为了有效地控制各扬尘点的粉尘，工艺设计均采用密封设备，并在库顶设置引进美国富乐公司技术生产的新型高效气箱脉冲袋除尘器，其净化后气体标况含尘浓度75mg/m 3。2 主要技术装备介绍1）14m28m MF 粉煤灰库。该库中心室为 3.8m 3.5m，库底面斜度 8:100；最大贮料高度 25m，有效容积 3000m3，有效贮料量 1400t。该库结构见图 2，库底设有 8 个充气区，中心室卸料口设有 2 个充气区；库的充气系统由充气槽及通风中心室组成；卸料渠道上按一定距离覆盖钢板，形成卸
7、料孔。流态化的物料通过卸料孔形成多股流向中心室（分 4 区）卸料；中心室底部设有 2 个充气卸料口；气体经供气管道由中心室底部及外围进入各供气区，进行充气均化。充气操作按给定的程序进行，其中外充气槽按相互对应的扇形区间进行充气，每次只占库充气面的 1/8，轮换进行，使库均匀卸料。中心室的充气槽始终被充气，起到混合均化作用。在库顶设有两根 200 全封闭进料管，当中控室高料位报警显示时，应立即停止注料。进料过程中，连续自动料位测定仪需关掉，采用干排粉煤灰进行配料生产的设计和运行2003 年第 3 期 - 3 -以防料位探测器被料埋住而失灵。卸料过程也由中控室控制，与生料磨系统同步进行。卸料时库内
8、由于塌落而松动，很快形成贯穿各料层的料柱流，从而起到重力均化的作用；而中心室的料由于受到连续充气而进一步均化，中心室底部的两个卸料口连续卸料。2）科里奥利粉煤灰计量秤。由德国申克公司研制生产的 Multicor 喂料系统，包括根据科里奥利原理设计的质量流量计和可控制的预喂料系统，性能优越、使用安全可靠。其中系统选用的 Multicor S80 型科里奥利秤有极高的水平精度，偏差小于0.5；且由于散粒状物料在秤内停留时间非常短（1s）确保了流量调节的快速性。此外，该秤能快速采集测量数据，且数据分析的时间间隔能精确到 1s，同时实际喂料速率信号又不受外界干扰的影响，因此其喂料的稳定性较失重秤提高了
9、 3 倍。3 主要技术经济指标采用干排粉煤灰加砂岩代替岩土配料生产的技改工程经济评价如下：1）降低了生产成本。生料的生产成本每 t 降低 2.16 元，以每年生产 160 万 t 生料计，则可降低成本 345.6 万元。2）改善了水泥性能。熟料中的碱含量大大降低，改善了水泥性能；并能生产低碱中热高强水泥，增加水泥品种，提高产品竞争力，扩大了市场占有率。水泥售价平均提高12 元/t ，每年可增收 200 多万元。3）工业废弃物利用总量增加。生产中粉煤灰等工业废料的利用量占原料总量的 30以上，可享受国家有关优惠政策，从而也给企业带来显著的经济效益。4）项目投资回收期短。该技改工程静态总投资 52
10、2 万元，实际投资为 505.8 万元。其中：建筑工程 175 万元，设备费用 281 万元，安装费用 28.1 万元，其他费用 21.7 万元。以上述（1）和（2）两项直接经济效益 545.6 万元计算，静态投资回收期仅为 0.96 年。5）彻底解决工厂粘土资源枯竭的问题，节约了备用粘土矿的征地、勘探及道路修筑等费用（约 3200 万元） ；少占了耕地，减少了电厂堆灰用地，同时减轻了环境污染，因此社会效益是显著的。4 运行效果该粉煤灰储存、计量及输送系统自 1999 年 10 月 8 日投入运行至 2000 年 2 月 18 日，共使用电厂干排粉煤灰 2.15 万 t，配制生料 30 万 t
11、，生产高标号优质低碱水泥熟料 6.5 万t，经国家质检中心检验，各项指标全部合格。配料用粉煤灰由徐州和诧城两电厂供料，由集团中心化验室定期取样分析检验，检验情况见表 5、表 6。使用粉煤灰配料前后出磨生料和入窑生料的三率值合格率见表 7，熟料标号对比见表 8。从表 7 可以看出，采用粉煤灰配料后，出磨和入窑生料的三率值合格率均有一定提高，相应熟料强度（见表 8）也有提高，尤其是 28d 抗压强度提高幅度较大。另外由于该库良好的流化及卸料结构，加上粉煤灰良好的流动性能，库底下料始终十分顺畅。此外，科里奥利秤自投入使用以来，由于电厂粉煤灰中混有异物和库中掉入杂物，曾几次发生采用干排粉煤灰进行配料生产的设计和运行2003 年第 3 期- 4 -卡秤或堵塞现象，但停秤清除后即恢复正常使用。5 结语我集团采用干排粉煤灰加砂岩代替粘土配料生产，彻底解决了粘土资源枯竭的问题，而且经济效益和社会效益显著。同时，将粉煤灰直接与出磨生料混合入生料均化库的配料工艺，较大幅度地减轻了磨机负荷，节省了粉磨电耗，技术先进。
