干法乙炔電石渣全利用實(shí)現(xiàn)新型干法水泥生產(chǎn)工藝

　　前言

　　當(dāng)今中國(guó)，“以盡可能少的資源消耗和盡可能小的環(huán)境代價(jià)，取得最大的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出和最少的廢物排放”為核心的循環(huán)經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的主流，并將對(duì)中國(guó)未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。新疆天業(yè)作為全國(guó)化工行業(yè)第一批國(guó)家循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)單位，節(jié)約型的循環(huán)經(jīng)濟(jì)沖出各種原料價(jià)格上漲推動(dòng)氯堿產(chǎn)品價(jià)格上漲的重圍，為企業(yè)插上騰飛的翅膀，顯現(xiàn)出超強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

　　新疆天業(yè)通過(guò)產(chǎn)業(yè)循環(huán)組合，將聚氯乙烯生產(chǎn)中乙炔工序排出的廢棄物—電石渣全部用做生產(chǎn)水泥的主要原料，采用國(guó)家發(fā)改委鼓勵(lì)發(fā)展的新型干法水泥生產(chǎn)工藝，不僅生產(chǎn)出了完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的高質(zhì)量水泥，又降低了水泥的生產(chǎn)成本，符合發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。

　　1  濕磨干燒和新型干法水泥生產(chǎn)工藝路線

　　目前國(guó)內(nèi)較多的用電石渣生產(chǎn)水泥的工藝采用濕磨干燒的生產(chǎn)工藝。濕電石渣作為生產(chǎn)水泥的一種主要原料儲(chǔ)存在電石渣漿庫(kù)內(nèi)，與按一定成份配比的黑生料通過(guò)濕法磨磨出合格的水分為43%左右的生料漿，兩者通過(guò)體積配庫(kù)，配制成合格的生料后，用泵送至壓濾機(jī)壓濾出含水為30%左右的料餅，再將料餅送入烘干破碎機(jī)，烘干后水分小于1.5%的生料進(jìn)行入窯煅燒。但濕磨干燒的工藝熟料能耗較高，水資源浪費(fèi)比較嚴(yán)重。

　　新型干法水泥生產(chǎn)線，對(duì)原料電石渣要求水分在4%以下，這就要求與之配套的乙炔裝置必須是干法乙炔裝置。新疆天業(yè)在2007年40萬(wàn)噸聚氯乙烯項(xiàng)目及配套工程建設(shè)過(guò)程中，建設(shè)了一套日產(chǎn)2×2 000 t熟料的新型干法水泥工藝裝置，與之配套的乙炔裝置全部采用干法裝置。新型干法水泥生產(chǎn)線全國(guó)有許多家，但100%使用電石渣并配套干法乙炔裝置，在全國(guó)是第一家。新疆天業(yè)天辰化工有限公司新型干法水泥及干法乙炔配套裝置于2007年12月底開(kāi)車至今，運(yùn)行平穩(wěn)、正常。

　　新型干法水泥生產(chǎn)工藝是將干法乙炔產(chǎn)生的干電石渣（含水4%以下）通過(guò)管帶機(jī)送到干混電石渣鋼倉(cāng)中通過(guò)皮帶稱，與之生料按一定的配比進(jìn)烘干中卸磨磨出及選粉合格的生料(風(fēng)積砂、硫酸渣、粉煤灰等)通過(guò)計(jì)量后共同進(jìn)入窯尾干燥管中烘干、混合為1%水分的生料送到生料均化庫(kù)、窯尾三級(jí)窯外分解爐入窯進(jìn)行煅燒。

　　2  濕磨干燒和新型干法水泥生產(chǎn)工藝對(duì)原料的要求

　　該項(xiàng)目充分利用新疆天業(yè)化工園區(qū)產(chǎn)生的電石渣、粉煤灰、硫酸渣、石灰渣、電石灰等工業(yè)廢渣作為生產(chǎn)水泥的原料。該廠址就近消化了廢渣，減少了廢渣運(yùn)輸及倒運(yùn)距離。

　　水泥生產(chǎn)的常規(guī)原料石灰石要求CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)在52%以上。而電石渣法水泥生產(chǎn)工藝，電石渣中CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)在70%以上，完全滿足水泥生產(chǎn)原料對(duì)CaO的含量要求。濕磨干燒水泥生產(chǎn)工藝對(duì)電石渣含水分沒(méi)有要求，因?yàn)樵谂淞线^(guò)程中，需要將各種原料配置到含水43%左右，然后送去壓濾、烘干。而新型干法水泥生產(chǎn)工藝則要求電石渣含水分必須控制在4%以下，以便進(jìn)行干料混合。

　　新疆天業(yè)新型干法水泥生產(chǎn)線經(jīng)過(guò)10個(gè)月的生產(chǎn)實(shí)踐，運(yùn)行平穩(wěn)，原料廢渣選用適宜， 水泥強(qiáng)度高、質(zhì)量好、成本低；與常規(guī)水泥生產(chǎn)的425硅酸鹽熟料質(zhì)量3天抗壓強(qiáng)度(≥26MPa)高4～6MPa，28天抗壓強(qiáng)度(≥48MPa)高2～4MPa；其產(chǎn)品質(zhì)量經(jīng)自治區(qū)質(zhì)檢部門檢驗(yàn)，各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均符合相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)在顧客使用中均反映良好，得到了市場(chǎng)認(rèn)可；說(shuō)明100%利用電石渣替代石灰石生產(chǎn)水泥，同樣能夠達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)水泥產(chǎn)品。

　　3  干法乙炔工藝

　　與傳統(tǒng)的濕法乙炔生產(chǎn)工藝不同，公司在配套年產(chǎn)40萬(wàn)噸聚氯乙烯生產(chǎn)中大膽采用了電石干法乙炔生產(chǎn)技術(shù)。干法乙炔工藝是將水以霧態(tài)噴在電石粉上使之水解，反應(yīng)熱由水汽化帶走，經(jīng)由洗滌塔進(jìn)行水洗降溫除塵。這種生產(chǎn)方法具有低成本、污染小的優(yōu)越性，其廢棄物電石渣為含水量4%～10%干粉末，也為新型干法水泥的生產(chǎn)提供了良好的原料。

　　3.1  DCS全過(guò)程控制

　　新型干法水泥裝置要求原料電石渣含水份在4%以下。為保證電石渣含水分符合新型干法水泥的指標(biāo)，干法乙炔裝置在電石加入發(fā)生器時(shí)采用計(jì)量裝置準(zhǔn)確計(jì)量，發(fā)生器反應(yīng)用水采用流量計(jì)進(jìn)行精確計(jì)量，并通過(guò)DCS控制電石加入量及反應(yīng)用水量，以此來(lái)確保電石渣水份。新型干法水泥和電石干法生產(chǎn)乙炔的生產(chǎn)過(guò)程均采用DCS集散型控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理，運(yùn)行安全可靠等特點(diǎn)，適應(yīng)現(xiàn)代化大型干法水泥生產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)性，確保各主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)穩(wěn)定、協(xié)調(diào)、高效的特點(diǎn)，滿足生產(chǎn)控制與管理要求。

　　3.2   輸渣系統(tǒng)在線檢測(cè)

　　傳統(tǒng)的水泥生產(chǎn)裝置為非防爆場(chǎng)所，一旦采用了電石渣生產(chǎn)水泥裝置，則會(huì)要求防爆等級(jí)隨之提高。因?yàn)槿绻胰采a(chǎn)裝置出現(xiàn)生產(chǎn)故障時(shí)，很容易使原料電石渣中含有乙炔氣，特別是干法乙炔生產(chǎn)的含水4%以下的干電石渣，乙炔氣更易溶在其內(nèi)。為確保新型干法水泥生產(chǎn)裝置安全生產(chǎn)，在從干法乙炔到新型干法水泥的電石渣輸送線路上沿途安裝有在線乙炔分析儀及在線氧氣分析儀，分析數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸至DCS控制室。

　　3.3  上清液、廢次鈉回用

　　電石干法生產(chǎn)乙炔生產(chǎn)過(guò)程將洗滌過(guò)程產(chǎn)生的電石渣上清液循環(huán)回用，用于發(fā)生器氣相出口洗滌塔噴林降溫后，由泵送至增稠器沉降后，送壓濾車間，壓濾的清液和上清液匯合回用，代替循環(huán)水間接冷卻。清凈車間的廢次鈉也通過(guò)曝氣，使廢次鈉中溶解的乙炔氣全部釋放，然后部分用于配次鈉，使廢水達(dá)到了零排放，同時(shí)產(chǎn)生明顯的節(jié)水效果。因?yàn)閺U次鈉的含氯水沒(méi)有進(jìn)入到電石渣中，使電石渣中的氯根含量可完全滿足水泥的生產(chǎn)要求。是典型的循環(huán)經(jīng)濟(jì)支撐技術(shù)。

　　3.4  密閉輸渣系統(tǒng)

　　作為新疆天業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)鏈條中的關(guān)鍵一環(huán)——新型干法水泥裝置，肩負(fù)著消耗全部干法乙炔產(chǎn)生干電石渣的重任。因?yàn)樾滦透煞ㄋ嗌a(chǎn)裝置和干法乙炔生產(chǎn)裝置均為全國(guó)首套裝置，為了確保生產(chǎn)過(guò)程能連續(xù)進(jìn)行，在建設(shè)過(guò)程中，新型干法水泥裝置就建設(shè)了日產(chǎn)2×2000噸熟料的生產(chǎn)線，且電石渣輸送線路也有兩條，其一是采用埋刮板機(jī)輸送到電石渣庫(kù)，然后有管膠帶機(jī)送電石渣倉(cāng)，其二是采用管膠帶機(jī)直接送電石渣倉(cāng)。這樣，新型干法水泥生產(chǎn)裝置和電石渣輸送系統(tǒng)均有了備用系統(tǒng)?？纱_保干法乙炔產(chǎn)生的干電石渣能不斷的直接送到新型水泥生產(chǎn)裝置用于生產(chǎn)，確保水泥生產(chǎn)的連續(xù)性。同時(shí)，因?yàn)楦呻娛捎玫氖锹窆伟鍣C(jī)和管膠帶機(jī)密閉輸送，避免了電石渣的堆放和揚(yáng)塵，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的安全文明生產(chǎn)，極大改善了周邊環(huán)境。

　　4 新型干法水泥生產(chǎn)工藝達(dá)到的效果

　　4.1  100%電石渣全利用

　　新疆天業(yè)公司現(xiàn)有年產(chǎn)40萬(wàn)噸聚氯乙烯生產(chǎn)能力。理論上按每噸電石分解可產(chǎn)生干電石渣1.16 t計(jì)算，每年可產(chǎn)生72萬(wàn)噸電石渣，沉淀后的電石渣顆粒十分細(xì)微，80%的顆粒在10～15μm范圍內(nèi)，且顆粒均勻，比重較輕，是生產(chǎn)水泥優(yōu)質(zhì)的石灰質(zhì)主要原料。新疆天業(yè)年產(chǎn)130萬(wàn)噸新型干法水泥生產(chǎn)項(xiàng)目，按噸水泥耗廢渣1.3計(jì)算，每年可消耗廢電石渣88.5萬(wàn)t，足以將年產(chǎn)40萬(wàn)噸聚氯乙烯生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的電石渣全部利用完。

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　　4.2  消耗指標(biāo)與水泥行業(yè)清潔生產(chǎn)指標(biāo)的對(duì)比

　　新疆天業(yè)新型干法水泥生產(chǎn)裝置運(yùn)行消耗情況與水泥行業(yè)清潔生產(chǎn)對(duì)比情況如下表：

　　從以上對(duì)比表中可以看出，新疆天業(yè)新型干法電石渣制水泥裝置能源利用指標(biāo)完全達(dá)到水泥行業(yè)清潔生產(chǎn)要求，并且處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

　　從目前的運(yùn)行效果看，新型干法水泥裝置達(dá)到了預(yù)期的目的，熱耗由濕磨干燒的4600 kJ/kg熟料降低到新型干法水泥的3722 kJ/kg熟料，節(jié)煤21%以上。同時(shí)因?yàn)樗嘌b置的原料均是天業(yè)集團(tuán)內(nèi)部各企業(yè)的廢棄物，生產(chǎn)的原料成本就低，再加之又使用了先進(jìn)的新型干法水泥裝置，這均使水泥生產(chǎn)成本大大降低。以前這些廢棄物處置需要花費(fèi)巨資，現(xiàn)在將這些廢棄物用于生產(chǎn)水泥，不但不用處置費(fèi)，改善了環(huán)境，還產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

　　5  結(jié)束語(yǔ)

　　新型干法水泥裝置及干法乙炔裝置自2007年12月開(kāi)車以來(lái)，通過(guò)近半年的不斷改造，使生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)正常，真正意義上實(shí)現(xiàn)了電石渣100%全利用生產(chǎn)水泥的工藝循環(huán)經(jīng)濟(jì)鏈。

　　2008年4月國(guó)家發(fā)改委發(fā)布通知，鼓勵(lì)利用電石渣生產(chǎn)水泥。其中要求：新建、改擴(kuò)建電石法聚氯乙烯項(xiàng)目，必須同時(shí)配套建設(shè)電石渣生產(chǎn)水泥等電石渣綜合利用裝置，其電石渣生產(chǎn)水泥裝置單套生產(chǎn)規(guī)模必須達(dá)到2000 t/d及以上，現(xiàn)有電石渣水泥生產(chǎn)線可以采用濕磨干燒生產(chǎn)工藝進(jìn)行改造，新建電石渣水泥生產(chǎn)線裝置必須采用新型干法水泥生產(chǎn)工藝。

　　新型干法水泥裝置生產(chǎn)裝置規(guī)模為日產(chǎn)2×2000 t熟料，并且為100%電石渣替代石灰石生產(chǎn)水泥的新型干法水泥生產(chǎn)工藝，完全符合國(guó)家發(fā)改委的政策，而且在國(guó)家發(fā)改委通知之前，公司就完成了建設(shè)工作并投產(chǎn)，說(shuō)明公司的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向完全正確，符合國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策。