熟料庫兼作沉降室的立窯除塵工藝研究

０　引言

　　立窯廢氣粉塵對環(huán)境的污染已引起多方關(guān)注。人們在立窯除塵方面也進行了長期不懈的努力，采用了諸如沉降室、電除塵器、袋式除塵器、管式除塵器、水霧式除塵等除塵方式，其結(jié)果喜憂參半，不盡如人意。本文介紹立窯除塵的新方法是將立窯廢氣引入經(jīng)改進的熟料庫,其不僅可以實現(xiàn)立窯廢氣排放達標,而且還可以提高熟料的質(zhì)量。此項技術(shù)已獲國家專利(專利號：ZL992200164)。

　　此技術(shù)的基本構(gòu)想是利用熟料庫上部的無料空間作沉降室使用，這樣無須另建沉降室；出立窯廢氣進入熟料庫后，由于庫內(nèi)塊狀、多孔、表面粗糙的熟料對細小粉塵顆粒的吸附作用，較傳統(tǒng)沉降室而言其除塵效率大大提高，若幾個熟料庫連通使用則可進一步提高其除塵效率；另外，煙氣中的水分可以改善立窯熟料的安定性，以及具有一定活性的窯灰，能直接落入熟料庫內(nèi)與熟料一并使用。

　　此技術(shù)經(jīng)過了熱態(tài)模擬試驗、半工業(yè)試驗及工業(yè)試驗，其結(jié)果符合研究設(shè)計者的初衷。以下為工業(yè)試驗情況總結(jié)及相關(guān)數(shù)據(jù)分析。

１　工藝流程及配套技改

　 熟料庫兼作沉降室的立窯除塵工藝流程見圖１。

　　如圖１，正常使用時立窯的廢煙氣經(jīng)管道由熟料庫3的頂部進入庫內(nèi)，再經(jīng)兩庫連通管4進入熟料庫5內(nèi)，凈化后的廢氣由熟料庫5頂部的排氣孔及管道進入風機再排入大氣。蝶閥2在熟料庫檢修時開啟。出窯熟料經(jīng)提升機、膠帶輸送機及喂料鎖風閥進入熟料庫3、5內(nèi)。

采用此項技術(shù)需對一般熟料庫做如下改進：

　(１)熟料庫頂。在熟料庫頂處另設(shè)立窯煙氣的進氣孔和排氣孔，且與進料口布置在同一中心線上，見圖2所示。

　(２)熟料庫庫壁。磚混結(jié)構(gòu)的熟料庫，其連通管以上部分的庫壁應(yīng)粉刷水泥沙漿層，以防止漏風和氣流沖刷。在鋼筋混凝土的圈梁上固定渦流裝置(見圖1中的10)。

　(３)連通管。為防止兩熟料庫的連通管堵塞，可將其作成如圖3所示的形狀。

　　立窯系統(tǒng)采用該項技術(shù)生產(chǎn)時應(yīng)注意以下幾點：

　(１)開停機順序。開機時應(yīng)先開啟熟料庫頂排風機，再關(guān)閉立窯煙囪上蝶閥，停機的順序則相反。

　(２)立窯的窯罩門應(yīng)注意隨手關(guān)閉，注意系統(tǒng)各處的密封堵漏，盡可能減少漏風。

　(３)采用暗火或淺暗火煅燒操作方法。

　(４)熟料庫內(nèi)的料位應(yīng)保持有一定的高度范圍。庫內(nèi)熟料多了，除塵效果較好，但應(yīng)以不堵塞連通管為限。熟料庫卸料時，為避免庫內(nèi)料位過低，可采用邊卸料邊進料 ，或兩庫進料、卸料交替進行的方法，使庫內(nèi)料位變化不大。

　(５)注意各風、料管道的清理，并盡量避免水平管道。

２　效果與分析

２．１　除塵效果

　　正常生產(chǎn)狀態(tài)下，對除塵系統(tǒng)的進風口及出風口的含塵濃度進行了測定，其結(jié)果見表１。

　　從測定結(jié)果可知，在熟料庫呈空庫狀態(tài)時，其除塵效率為83%，此值與一般優(yōu)化的沉降室除塵效果相一致，但當熟料庫呈填料狀態(tài)時，其除塵效率卻能提高9%，使立窯在暗火或淺暗火煅燒操作時，實現(xiàn)煙氣粉塵達標排放。其主要原因在于熟料庫內(nèi)的塊狀、多孔、表面粗糙的熟料對煙氣中粉塵的細小顆粒吸附作用所致，而這些細小的粉塵顆粒即使在優(yōu)化的沉降室中也無法沉集。

２．２　窯灰

　　河南省修武縣水泥廠φ2.5ｍ×10ｍ機立窯的窯灰，其色淺、結(jié)粒細小、疏松易碎、無光澤化學成分見表2。

　　該立窯窯灰在反光鏡下的顯微結(jié)構(gòu)呈明顯的疏松狀，與回轉(zhuǎn)窯的欠燒熟料相似，且其空隙大小不一、形態(tài)各異，中間相極少；其Ａ礦、Ｂ礦亦極少，且晶形不明顯，為無定形，顆粒大小不一，粒徑偏小。

　　根據(jù)上述立窯窯灰的化學成分、顯微結(jié)構(gòu)可知，它同回轉(zhuǎn)窯窯灰一樣是一種欠燒熟料，也可作水泥的混合材料使用。試驗結(jié)果見表3。

　　從表3可知，加入適量立窯窯灰，立窯水泥強度有一定提高。

２．３　立窯廢煙氣對熟料質(zhì)量的影響

　(１)立窯廢煙氣對熟料安定性的影響。在試驗中，選用f-CaO含量高、安定性不合格的熟料，考察立窯廢煙氣對其影響。試驗結(jié)果見表４。

　　表４試驗結(jié)果表明，立窯廢煙氣對熟料的安定性有較明顯的改善作用，其原因在于，煙氣中的水分(8%～20%)對熟料中的f-CaO有消解作用。

　(２)立窯煙氣對熟料強度的影響。表5列出了在煙氣不同作用時間下的熟料試樣(熟料∶石膏＝95∶5)各齡期強度。表5試驗結(jié)果表明，經(jīng)立窯廢煙氣作用過的熟料，其早期強度均有提高。3d強度值平均提高8%，28d強度均略有提高。我們認為，這是由于煙氣中CO2(18%～20%)在有水汽條件下的碳化作用，及少量窯灰(＜3%摻入)的微粉填充作用，以及ｆ－CaO的迅速消解，和煙氣中的硫酸鹽如鉀、鈉硫酸鹽等促進熟料礦物水化等共同作用造成的。

　(３)立窯煙氣溫度對庫內(nèi)熟料的影響。立窯在暗火或淺暗火煅燒操作狀況下，入庫煙氣溫度實測平均值為89℃，入庫熟料溫度為106℃。這樣的溫度遠低于熟料礦物的形成溫度及晶型轉(zhuǎn)變的最低溫度(如β－C2S 500℃ γ－C2S），因此，廢氣溫度對熟料質(zhì)量無影響。另外，由于庫內(nèi)熟料的溫度比入庫煙氣的溫度要高，所以，即使在寒冷的冬季，煙氣在庫內(nèi)也不至于結(jié)露（立窯煙氣的露點一般范圍在40℃～55℃），故不至于對正常生產(chǎn)造成影響。

２．４　除塵機理

　　利用熟料庫兼作立窯煙氣除塵的使用機理，可從以下幾個主要方面進行分析。

?。ǎ保煔庵械姆蹓m顆粒沉降，主要取決于粉塵顆粒的大小、運動速度及其在沉降室內(nèi)的行走時間。當煙氣從煙囪、管道進入截面積大了幾倍的熟料庫后，流速驟降，它所攜帶的大顆粒粉塵就沉降在庫內(nèi)。

?。ǎ玻煔庠谑炝蠋靸?nèi)的運動因“邊壁效應(yīng)”及庫內(nèi)渦流裝置的作用而形成渦流，降低了粉塵顆粒的速度及所受懸浮力，同時延長了其庫內(nèi)的運行時間，從而使一般尺寸的粉塵顆粒沉降下來。

?。ǎ常┦炝蠋靸?nèi)堆存的塊狀熟料，其表面多孔、粗糙，在煙氣經(jīng)過時吸附其中細微粉塵顆粒。

?。ǎ矗┤魩讉€熟料庫連通使用，使煙氣依次經(jīng)過每個熟料庫，反復經(jīng)過上述三個除塵過程，其除塵效率將得以提高。

３　結(jié)論與建議

?。煟ǎ保┰擁棇＠夹g(shù)的除塵效果在窯尾廢氣含塵濃度本身較低時可望達到國家規(guī)定的立窯煙氣粉塵濃度排放標準；

?。煟ǎ玻┝⒏G廢煙氣經(jīng)過熟料庫后，熟料的安定性得到改善，早期強度提高。

?。ǎ常┫到y(tǒng)所用蝶閥、喂料鎖風閥等非標準件，應(yīng)盡可能選用專業(yè)生產(chǎn)廠家的正規(guī)產(chǎn)品。 ?。ǎ矗┝⒏G煅燒宜采用暗火或淺暗火操作，明火操作會使出窯煙氣含塵濃度升高導致排放濃度升高。