高分子多功能生料催化劑在新型干法熟料線中節(jié)能減排的應用

　　摘 要：本文通過在水泥生料中加入一種含高分子的多功能催化劑試驗，并在三條新型干法熟料生產(chǎn)線驗證，實現(xiàn)了磨機提產(chǎn)7%、降低生料粉磨電耗3.7%左右，同時噸熟料燒成降煤耗5kg～8kg， 提高熟料3d和28d抗壓強度1MPa～3MPa；另外，降低窯尾廢氣中SO2的排放總量，經(jīng)濟效益和社會效益 明顯。

　　關(guān)鍵詞：高分子；多功能；生料催化劑；新型干法；節(jié)能減排；應用

　　0  引言

　　隨著國家《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》、工信部《工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃（2016-2020）》以及于2018年實施排污稅等系列政策法規(guī)的實施，對NOx、SO2排放和煤電消耗的考核限值將更加嚴格，更高的節(jié)能減排要求也直接關(guān)乎到水泥企業(yè)的生存。因此，加大技術(shù)創(chuàng)新、引進新技術(shù)是水泥企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排、降低成本的有效途徑。本文介紹的高分子多功能生料催化劑（簡稱生料催化劑、催化劑），是一種適用于水泥熟料生產(chǎn)的高分子液體材料，可多功能高效促進節(jié)能減排。

　　1　實驗室小磨試驗過程

　　1.1　原材料及設備

　?。?）原材料來源。高分子多功能生料催化劑，深色液體，由湖南昌迪環(huán)境科技有限公司提供；生料所需原材料：石灰石、煤矸石、砂巖、鐵渣，取自安徽淮北XS水泥公司現(xiàn)場。實驗原料化學成分分析見表1。

　?。?）試驗設備。實驗小磨規(guī)格φ500mm×500mm（標準實驗小磨），小磨鋼球級配為標準配置。

　　1.2　試驗過程

　　原料按濕基配比石灰石86%、煤矸石6%、砂巖5%、鐵渣3%，進行人工配料，拌勻后每次取5kg為一份。每份在105℃溫度下烘干1h，在物料溫度降至60℃時開始裝磨粉磨，細度要求0.08mm篩余＜20%。參照《JCT 735-2005水泥生料易燒性試驗方法》，檢測600℃、700℃、800℃和950℃不同溫度下的燒失量。結(jié)果見表2、表3。 

　　1.3　分析小結(jié)

　　根據(jù)表2、表3可看出：

　?。?）添加生料催化劑0.08mm細度下降2%～4.4%，0.2m m細度下降0.3%～0.8%，比表面積增加10m2/kg～24.7m2/kg，助磨效果明顯；

　?。?）添加生料催化劑600℃～800℃時燒失量比空白均有增加，950℃燒失量與空白相當，說明催化劑有在低溫下催化促進碳酸鈣分解的作用；

　?。?）添加0.1%生料催化劑與空白對比，降低熟料游離鈣0.42%，提高k1450易燒性指數(shù)14%，生料易燒性較好；

　?。?）添加0.1%生料催化劑與空白對比，SO3增加0.13%，催化劑有促進和吸收SO2形成硫酸鹽，具有固硫的作用。

　　2　工業(yè)性實驗

　　2.1　使用方法

　　三家工廠實驗均為新型干法5000t/d生產(chǎn)線；磨機均為立磨；安徽PJ工廠為中控自動操作，其他兩廠為中控人工操作。在水泥生料磨系統(tǒng)里，每噸生料投入1000g～2000g催化劑，觀察并記錄生料磨、窯尾廢氣排放（溫度、廢氣量和廢氣成分）變化、熟料燒成系統(tǒng)煤的用量變化和熟料質(zhì)量變化。實驗過程分三個階段進行，第一為空白實驗階段（實驗前約4d平均數(shù)據(jù)）；第二為洗磨過渡階段（2d左右）；第三為對比實驗階段（4d～5d）；另部分試驗收集了后空白數(shù)據(jù)對比。

　　2.2　數(shù)據(jù)采集

　　在工業(yè)實驗過程中，重點采集下列數(shù)據(jù)：入磨石灰石CaCO3，原料水分，生料細度，生料磨臺時產(chǎn)量，生料噸電耗，煤粉細度，燒成帶溫度，窯臺時產(chǎn)量，熟料電耗，尾氣中NOx、SO2、CO排放濃度，熟料fCaO，原煤工業(yè)分析，熟料礦物組成、KH、C3S等，熟料的物理檢驗數(shù)據(jù)。煙氣排放數(shù)據(jù)為在線監(jiān)控數(shù)據(jù)；所有實驗數(shù)據(jù)以廠家實驗報告為憑據(jù)。

　　2.3　工業(yè)性實驗過程

　?。?）淮北XS水泥的工業(yè)性試驗數(shù)據(jù)采集，表4、表6來源其中控跟蹤數(shù)據(jù)，表5來自工廠的化驗室原始數(shù)據(jù)。（2）山東棗莊SF水泥公司實驗的數(shù)據(jù)見表7。磨機平均臺時產(chǎn)量45 8t/h，對比增加30t/h，增幅7.0%；連續(xù)開磨的電耗21.86kW h/t生料，對比下降0.81kWh/t生料，降幅3.7%。

　?。?）安徽和縣PJ水泥公司實驗結(jié)果數(shù)據(jù)見表8。

使用生料催化劑，1號生料磨機臺時產(chǎn)量提高17t/h，增幅4.1%；電耗下降0.71kWh，降幅3.1%。通過使用高分子多功能生料催化劑，1號熟料生產(chǎn)線入窯煤耗與空白對比降低標煤耗6.2kg/t，節(jié)煤效果明顯，見表9。

　　3　結(jié)　論

　?。?）該生料催化劑起到降低生料細度，較好的實驗提高磨機產(chǎn)量7%，降低生料粉磨電耗3.7%左右。

　?。?）該生料催化劑可提高生料分解率2%～3%，降低標準熟料燒成煤耗5kg/t～8kg/t，提高生料3d和28d抗壓強度1MPa～3MPa。

　?。?）降低窯尾廢氣中SO2的排放總量，較佳的停磨時實驗效果降低200mg/Nm3以上，相對降幅52.5%。

總之，在生料配料過程中加入高分子多功能生料催化劑，可提高生料磨產(chǎn)量、質(zhì)量，熟料強度，同時降低煤耗、電耗；且尾氣中SO2含量均有明顯改善，經(jīng)濟效益和社會效益明顯。

　　致謝：本應用項目開發(fā)由湖南昌迪環(huán)境科技公司主導，期間武漢理工大學趙青林團隊擔當熱工標定、氣相檢測、工程方案設計和效果評價，南京工業(yè)大學李偉峰博士團隊擔當催化劑材料的評價、機理設計，南京理工大學錢華博士團隊擔當催化劑相關(guān)安全使用評價；在近6個月的工業(yè)應用實驗期間，得到了山東申豐、淮北相山和安徽盤景等水泥公司的大力支持，為本項目節(jié)能減排效果驗證做出的貢獻，一并表示感謝。

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