协同处置水泥窑系统的能耗核算兼谈生活垃圾焚烧炉的选择

本文依据两种固废处置系统的四种组合运行工况对带有固废协同处置的水泥熟料烧成系统进行了能耗核算,并在此基础上分析了两大类垃圾焚烧炉(在线型和离线型焚烧炉)的优缺点,可为水泥厂协同处置的能耗核算以及新建协同处置项目提供参考和建议。

气动式阶梯预燃炉在水泥窑协同处置的工程应用

本文介绍了Prepol SC气动式阶梯预燃炉的结构形式、工作原理和技术参数,以及与水泥窑协同处置衍生可燃物的工艺流程。经过技改,增大喷吹系统所用压缩空气压力至0.65 MPa以上,并适当缩减窑尾烟室缩口的面积,最终实现衍生可燃物处理量达18 t/h。在协同处置15 t/h衍生可燃物条件下,高温焚烧后产生1.12 t/h的残渣,对熟料的物理性能、化学组成和重金属等方面未见明显不利影响。

水泥窑协同处置危险废物膏体管道输送进料系统试验研究

蒸馏残渣与污泥混合物通过进料系统(破碎、混合、泵送、雾化)输送到水泥回转窑焚烧是目前最优的协同处置危险废物的方法。由于膏体黏度高,属于固-液两相流,并混有铁皮、塑料片,能否长距离管道输送是个难题;同时当膏体以柱塞状进入分解炉后,由于燃烧不充分造成水泥窑CO波动大,影响窑工况。本文首先分别测量含污泥质量分数30%、35%、40%、45%的混合物的热值和化学元素,研究得出含污泥质量分数40%的混合物在温度为1000℃时燃烧停留时间至少达到400 s以上。相同污泥质量分数的混合物,随着剪切速率的增加,黏度逐渐降低;含污泥质量分数40%的物料属于屈服应力小的膏体,不仅可以使得物料中的铁皮等固体不沉降,同时黏度小,利于雾化。在喷枪第一次雾化阶段,研究i、d、v分别对雾化区域分布及质量分布的影响。研究结果表明:i=3效果最优,i=2与i=5效果其次;d=160 mm效果最优,d=240 mm效果其次,d=80 mm效果最差;随着推料速度v的增加,雾化效果逐渐变差。在空气炮第二次雾化阶段,选择在三次风管投料,基于喷枪与空气炮相结合在阶梯炉雾化焚烧,可以使危险废物燃烧充分。

水泥窑无害化协同处置低水分市政污泥技术路线研究与探讨

本文从低水分市政污泥的特性出发,对其处置难点进行分析,并通过试验研究的方式确定了一条无害化协同处置低水分市政污泥的技术路线。工程实践结果表明,该技术路线可最大限度地解决此类污泥处置过程中的痛点及难点,并将其对水泥窑产量、质量、能耗等不利影响降到最低,具有较高的推广价值。

水泥窑协同处置冶金脱硫渣窑尾烟气有害成分的试验研究

本文对水泥窑协同处置有色冶炼烟气脱硫渣窑尾烟气中有害成分排放浓度达标情况及对产品质量的影响进行了研究。重点从“前端”和“终端”两个方面展开并利用某水泥企业4000 t/d生产线协同处置脱硫渣进行试验研究。结果表明:脱硫渣在0.6%~1.0%掺量下水泥窑协同处置脱硫渣废气污染物排放指标均与处置前差别不大,其产品与该水泥企业试验前生产的同品种同等级水泥没有大的差异,均满足GB 175—2007要求。

水泥窑协同处置垃圾和危废技术及项目实践

简述某水泥窑协同处置项目,分别就生活垃圾、污泥和一般固体废物处置以及危险废物处置等子系统的工艺流程和设备选型进行介绍,阐述该项目在双窑多类设计、大产能高标准建设、区域化运行等方面的特点,并针对性提出同类项目的建议。

水泥窑用废塑料替代燃料工艺研究

在“碳达峰、碳中和”的背景下,水泥窑废塑料替代燃料技术是促进水泥和塑料行业共同实现绿色低碳发展的有效途径。文章重点探讨水泥窑应用废塑料替代燃料的技术解决方案,通过研究与设计废塑料预处理工艺、水泥窑分解炉技改工艺,实现废塑料在水泥窑中资源化利用。分析了水泥窑应用废塑料的生产效益和经济效益,并针对水泥窑大规模应用废塑料替代燃料提出了发展建议。

旁路灰水洗技术研究与实践

借鉴飞灰理化和水洗特性的分析方法,开展了旁路灰水洗脱氯的试验研究,并与飞灰进行了对比分析。结果表明,与飞灰相比,旁路灰更易水洗,更难进行固液分离,其碳酸钠药剂消耗比飞灰低。更进一步地开展了旁路灰在飞灰水洗预处理生产线的连续处置试验。生产实践证明,利用飞灰水洗预处理生产线,将旁路灰洗脱除盐后再返回到窑系统,可以避免带来一系列煅烧、熟料和水泥质量的问题,实现旁路灰资源化利用的同时,也进一步提高了水泥窑协同处置含盐固废的规模。

双碳背景下水泥窑协同处置市政污泥的途径

水泥窑协同处置市政污泥是废弃物资源化、无害化的重要处置方式,结合我国双碳任务的战略目标,水泥行业作为我国落实碳达峰、碳中和的重要领域,思索当下水泥窑协同处置市政污泥的合理途径;以某水泥公司4500 t/d的新型干法水泥窑协同处置市政污泥为依据,通过介绍利用水泥窑余热对市政污泥预处理的技术及系统方案,对比分析技改前后水泥窑协同处置污泥的变化,分析处置过程中带来的碳减排,最后提出建议及展望。

激光熔覆再制造技术在水泥装备中的应用

激光熔覆再制造技术能够有效修复水泥生产装备零部件表面磨损,但熔覆层的开裂问题成为制约其广泛应用的关键瓶颈。从热力学和动力学两方面分析了熔覆层开裂的原因,讨论了影响熔覆层开裂的因素和抑制方法,提出了采用基体预热与缓冷方式解决熔覆层开裂的激光熔覆再制造优化技术。实践表明,运用该技术修复轴类、内孔类、衬套类水泥装备,装备使用寿命可提高一倍以上,以辊压机或立磨维修为例,年可节约维修费用10~30万元,经济效益显著。

水泥低能耗先进烧成技术研究与应用

"第二代新型干法水泥生产线技术与装备的研究开发"科研项目2012年正式立项以来,水泥低能耗烧成技术获得突破性进展。采用各向异性处理的雷诺应力模型,研究了旋风筒的分离效率、降阻以及预热器的换热机理,研发了弱涡旋低阻旋风筒、多级重构组合预热器,预热器出口温度≤260℃,压力≤5 200Pa。自主研发的分解炉计算机辅助试验平台,解决了计算机仿真开发中圆柱坐标非结构网格下极点处理这一国内外公认的技术难题,实现了流畅场、颗粒场、温度场、组分场360°全场模拟,利用该模型研发的自脱硝梯度燃烧分解炉结合脱硝风管,通过三次风分风的方式可实现脱硝50%以上,SNCR氨水用量可降低到0.6m^3/h以下。冷却机三维仿真技术能定性指导研发工作,多孔介质传热模型可以定性研究取风口的位置和形状,该部分工作为原创性工作,国内外尚无报道。优化的第四代冷却机总鼓风量1.872 0m^3(标)/kg熟料,热回收效率～75%,中置辊式破碎机冷却机余热发电量达18k Wh/t熟料。集成应用技术的水泥窑系统,达到了热耗2 694.0k J/kg熟料,自脱硝效率≥50%,与能耗限额标准新建企业的准入值相比节煤率10%以上。以M厂2×5 500t/d两条生产线为例,年可节省标煤5.82万吨,余热回收发电9 075×10~4k Wh,减排CO_2～15.8万吨,实现NOx减排～1 000t,新增利润1亿元。单项技术用于技改项目中,实现了提产、节能和减排。

水泥生产过程碳排放影响因素分析

分析了水泥生产过程碳排放的影响因素,结合熟料和水泥制备过程提出了元素守恒计算碳排放的简易计算方法,并与现行及试行的水泥温室气体排放核算方法做了对比分析。提高能源效率、升级绿色环保装备、发展替代燃料技术是近年非常实用的减污降碳措施,辅之以新能源技术、碳捕捉、碳利用等有望促进水泥行业“碳中和”的实现。

石化行业废弃物用作水泥生产原燃料的技术探讨

水泥工业生产过程中,一些工业废弃物可用作水泥原料,一些可用作燃料,生产过程中还可消解其毒性,还可用作混合材,其相关技术的研究开发动态已成为当今世界水泥工业发展的主流。工业废弃物在我国一直用作水泥原料和混合材,近年来,也开始将工业废弃物用作燃料。我国是石油化工工业大国,每年废催化裂化平衡剂的排出量约100～130万吨,历年累积的报废轮胎约1亿个,可供水泥行业使用的石油焦每年估计约100万吨。上述工业废弃物在水泥生产中都可利用,仅需适当调整配料方案或工艺操作即可。

预分解窑系统耐火材料的优化

1概述 预分解窑系统的表面散热损失主要包括回转窑、预热器、窑头罩、三次风管和冷却机的表面散热损失,烧成带、过渡带部位的筒体表面温度一般在300～380℃,所占散热比例较大,达到总表面散热量的一半左右。

分解炉梯度燃烧自脱硝技术的研究与工程应用

探讨了水泥窑炉燃烧过程中NOx的生成机理的生成机理,介绍了第二代分解炉梯度燃烧自脱硝的技术及实验室竖式电炉模拟分解炉内气体反应的试验技术及实验室竖式电炉模拟分解炉内气体反应的试验,研究了不同炉膛温度、停留时间、还原剂浓度下CO与NO的反应历程的反应历程。在湖北某水泥生产线技改项目中的工程应用表明,梯度燃烧自脱硝分解炉可实现脱硝效率>6060%,出分解炉烟气NOx浓度<400400mg/m^3(标),月平均氨水用量下降6060%以上以上,每年可节约氨水使用成本200万元以上万元以上。

水泥生产燃用石油焦自脱硝技术的实践

梯度燃烧自脱硝技术基于水泥生产自身的原理特点,对于正常烟煤可以达到50%~70%的脱硝效率,可实现NOx<500mg/m^3(标)(@10%O2),最低可至300mg/m^3(标)(@10%O2)。但是水泥生产燃用石油焦时有一定特殊性,其NOx减排效果有待研究,本文介绍了自脱硝技术在土耳其煅烧石油焦项目的应用,其本底排放浓度达1 500mg/m^3(标)(@10%O2)以上,经过自脱硝技术应用,可以达到800mg/m^3(标)以下,通过分析明确了进一步优化的方向。

新型干法水泥生产线高硫煤应用技术

针对水泥预分解窑燃用高硫煤遇到的预热器系统结皮、堵塞以及熟料中SO3含量较高的突出问题,首先从理论上阐述了烧成系统硫循环过程中发生的化学反应,分析了窑内氧气浓度、温度、窑内停留时间以及还原气氛等因素对硫挥发的影响,提出了对应的减轻硫挥发程度的措施。在理论分析基础上,从固硫技术、预分解系统的设计和生产操作过程的控制等三个方面介绍了我公司高硫煤应用技术。

万吨级熟料烧成系统节能降碳

针对徐州中联1号万吨生产线面临的能效提升技术瓶颈,研究提出了烧成系统减污降碳解决方案,在中国水泥工业首次应用了五级改六级预热器技术,同时,进行分解炉扩容并采用自脱硝技术提高主燃区的效率,提高回转窑转速,采用带中置辊式破碎机的第四代篦式冷却机替换原有冷却机。改造后,预热器出口温度降低了83℃,熟料单位产品综合煤耗降低约14kgce/t.cl,低于GB 16780-2021标准中的1级限额值约4%,每年节约标煤4.3万吨,减少二氧化碳排放10.8万吨;在现有窑尾框架内应用自脱硝源头减排技术,NOx排放浓度<25mg/Nm3,满足并优于当地环保标准要求,节约氨水用量1.0万吨,实现了能耗双控和超低排放目标下水泥生产技术的全新升级。

水泥窑废气污染防治的几个问题

新型干法水泥窑取代立窑后,废气的氟化物排放浓度明显减少,但NOx排放浓度增大,NOx污染将成为水泥厂废气污染的突出问题,宜通过推广应用改善生料易烧性、优化窑系统操作参数及低NOx燃烧器等技术,减少水泥窑废气NOx排放。新型干法水泥生产线废气的SO2排放浓度与原燃料硫含量及开停磨等因素有关,不宜简单地确定某新建水泥窑生产线脱硫效率来估算废气SO2排放浓度。另外,随着越来越广泛利用尾矿污泥等废弃物煅烧水泥熟料,水泥窑废气重金属污染也需引起重视,合理选用及控制废弃物的掺量。

二氧化硅性能及对水泥熟料煅烧的影响

分析了易烧性公式中率值及SO2颗粒细度对易烧性的影响,探讨了SiO2在自然界中的赋存形式及结构形式对SO2颗粒细度及对熟料煅烧能耗的影响,提出了SO2原料矿物的选择方法。