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干法乙炔电石渣全利用实现新型干法水泥生产工艺

中国散装水泥推广发展协会信息网  2018-05-02  来源:中国水泥网

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前言

当今中国,“以尽可能少的资源消耗和尽可能小的环境代价,取得最大的经济产出和最少的废物排放”为核心的循环经济已经成为经济运行方式的主流,并将对中国未来经济发展产生深远影响。新疆天业作为全国化工行业第一批国家循环经济试点单位,节约型的循环经济冲出各种原料价格上涨推动氯碱产品价格上涨的重围,为企业插上腾飞的翅膀,显现出超强的竞争实力。

新疆天业通过产业循环组合,将聚氯乙烯生产中乙炔工序排出的废弃物—电石渣全部用做生产水泥的主要原料,采用国家发改委鼓励发展的新型干法水泥生产工艺,不仅生产出了完全符合国家标准的高质量水泥,又降低了水泥的生产成本,符合发展循环经济的要求。

1  湿磨干烧和新型干法水泥生产工艺路线

目前国内较多的用电石渣生产水泥的工艺采用湿磨干烧的生产工艺。湿电石渣作为生产水泥的一种主要原料储存在电石渣浆库内,与按一定成份配比的黑生料通过湿法磨磨出合格的水分为43%左右的生料浆,两者通过体积配库,配制成合格的生料后,用泵送至压滤机压滤出含水为30%左右的料饼,再将料饼送入烘干破碎机,烘干后水分小于1.5%的生料进行入窑煅烧。但湿磨干烧的工艺熟料能耗较高,水资源浪费比较严重。

新型干法水泥生产线,对原料电石渣要求水分在4%以下,这就要求与之配套的乙炔装置必须是干法乙炔装置。新疆天业在2007年40万吨聚氯乙烯项目及配套工程建设过程中,建设了一套日产2×2 000 t熟料的新型干法水泥工艺装置,与之配套的乙炔装置全部采用干法装置。新型干法水泥生产线全国有许多家,但100%使用电石渣并配套干法乙炔装置,在全国是第一家。新疆天业天辰化工有限公司新型干法水泥及干法乙炔配套装置于2007年12月底开车至今,运行平稳、正常。

新型干法水泥生产工艺是将干法乙炔产生的干电石渣(含水4%以下)通过管带机送到干混电石渣钢仓中通过皮带称,与之生料按一定的配比进烘干中卸磨磨出及选粉合格的生料(风积砂、硫酸渣、粉煤灰等)通过计量后共同进入窑尾干燥管中烘干、混合为1%水分的生料送到生料均化库、窑尾三级窑外分解炉入窑进行煅烧。

2  湿磨干烧和新型干法水泥生产工艺对原料的要求

该项目充分利用新疆天业化工园区产生的电石渣、粉煤灰、硫酸渣、石灰渣、电石灰等工业废渣作为生产水泥的原料。该厂址就近消化了废渣,减少了废渣运输及倒运距离。

水泥生产的常规原料石灰石要求CaO质量分数在52%以上。而电石渣法水泥生产工艺,电石渣中CaO质量分数在70%以上,完全满足水泥生产原料对CaO的含量要求。湿磨干烧水泥生产工艺对电石渣含水分没有要求,因为在配料过程中,需要将各种原料配置到含水43%左右,然后送去压滤、烘干。而新型干法水泥生产工艺则要求电石渣含水分必须控制在4%以下,以便进行干料混合。

新疆天业新型干法水泥生产线经过10个月的生产实践,运行平稳,原料废渣选用适宜, 水泥强度高、质量好、成本低;与常规水泥生产的425硅酸盐熟料质量3天抗压强度(≥26MPa)高4~6MPa,28天抗压强度(≥48MPa)高2~4MPa;其产品质量经自治区质检部门检验,各项质量指标均符合相关产品标准要求,同时在顾客使用中均反映良好,得到了市场认可;说明100%利用电石渣替代石灰石生产水泥,同样能够达到相关标准要求,生产出优质水泥产品。

3  干法乙炔工艺

与传统的湿法乙炔生产工艺不同,公司在配套年产40万吨聚氯乙烯生产中大胆采用了电石干法乙炔生产技术。干法乙炔工艺是将水以雾态喷在电石粉上使之水解,反应热由水汽化带走,经由洗涤塔进行水洗降温除尘。这种生产方法具有低成本、污染小的优越性,其废弃物电石渣为含水量4%~10%干粉末,也为新型干法水泥的生产提供了良好的原料。

3.1  DCS全过程控制

新型干法水泥装置要求原料电石渣含水份在4%以下。为保证电石渣含水分符合新型干法水泥的指标,干法乙炔装置在电石加入发生器时采用计量装置准确计量,发生器反应用水采用流量计进行精确计量,并通过DCS控制电石加入量及反应用水量,以此来确保电石渣水份。新型干法水泥和电石干法生产乙炔的生产过程均采用DCS集散型控制系统进行监视、控制和管理,运行安全可靠等特点,适应现代化大型干法水泥生产线生产过程连续性,确保各主要生产环节稳定、协调、高效的特点,满足生产控制与管理要求。

3.2   输渣系统在线检测

传统的水泥生产装置为非防爆场所,一旦采用了电石渣生产水泥装置,则会要求防爆等级随之提高。因为如果乙炔生产装置出现生产故障时,很容易使原料电石渣中含有乙炔气,特别是干法乙炔生产的含水4%以下的干电石渣,乙炔气更易溶在其内。为确保新型干法水泥生产装置安全生产,在从干法乙炔到新型干法水泥的电石渣输送线路上沿途安装有在线乙炔分析仪及在线氧气分析仪,分析数据通过数据线传输至DCS控制室。

3.3  上清液、废次钠回用

电石干法生产乙炔生产过程将洗涤过程产生的电石渣上清液循环回用,用于发生器气相出口洗涤塔喷林降温后,由泵送至增稠器沉降后,送压滤车间,压滤的清液和上清液汇合回用,代替循环水间接冷却。清净车间的废次钠也通过曝气,使废次钠中溶解的乙炔气全部释放,然后部分用于配次钠,使废水达到了零排放,同时产生明显的节水效果。因为废次钠的含氯水没有进入到电石渣中,使电石渣中的氯根含量可完全满足水泥的生产要求。是典型的循环经济支撑技术。

3.4  密闭输渣系统

作为新疆天业循环经济链条中的关键一环——新型干法水泥装置,肩负着消耗全部干法乙炔产生干电石渣的重任。因为新型干法水泥生产装置和干法乙炔生产装置均为全国首套装置,为了确保生产过程能连续进行,在建设过程中,新型干法水泥装置就建设了日产2×2000吨熟料的生产线,且电石渣输送线路也有两条,其一是采用埋刮板机输送到电石渣库,然后有管胶带机送电石渣仓,其二是采用管胶带机直接送电石渣仓。这样,新型干法水泥生产装置和电石渣输送系统均有了备用系统。可确保干法乙炔产生的干电石渣能不断的直接送到新型水泥生产装置用于生产,确保水泥生产的连续性。同时,因为干电石渣采用的是埋刮板机和管胶带机密闭输送,避免了电石渣的堆放和扬尘,实现整个系统的安全文明生产,极大改善了周边环境。

4 新型干法水泥生产工艺达到的效果

4.1  100%电石渣全利用

新疆天业公司现有年产40万吨聚氯乙烯生产能力。理论上按每吨电石分解可产生干电石渣1.16 t计算,每年可产生72万吨电石渣,沉淀后的电石渣颗粒十分细微,80%的颗粒在10~15μm范围内,且颗粒均匀,比重较轻,是生产水泥优质的石灰质主要原料。新疆天业年产130万吨新型干法水泥生产项目,按吨水泥耗废渣1.3计算,每年可消耗废电石渣88.5万t,足以将年产40万吨聚氯乙烯生产过程中产生的电石渣全部利用完。

4.2  消耗指标与水泥行业清洁生产指标的对比

新疆天业新型干法水泥生产装置运行消耗情况与水泥行业清洁生产对比情况如下表:

从以上对比表中可以看出,新疆天业新型干法电石渣制水泥装置能源利用指标完全达到水泥行业清洁生产要求,并且处于国内领先水平。

从目前的运行效果看,新型干法水泥装置达到了预期的目的,热耗由湿磨干烧的4600 kJ/kg熟料降低到新型干法水泥的3722 kJ/kg熟料,节煤21%以上。同时因为水泥装置的原料均是天业集团内部各企业的废弃物,生产的原料成本就低,再加之又使用了先进的新型干法水泥装置,这均使水泥生产成本大大降低。以前这些废弃物处置需要花费巨资,现在将这些废弃物用于生产水泥,不但不用处置费,改善了环境,还产生了可观的经济效益。

5  结束语

新型干法水泥装置及干法乙炔装置自2007年12月开车以来,通过近半年的不断改造,使生产运行平稳正常,真正意义上实现了电石渣100%全利用生产水泥的工艺循环经济链。

2008年4月国家发改委发布通知,鼓励利用电石渣生产水泥。其中要求:新建、改扩建电石法聚氯乙烯项目,必须同时配套建设电石渣生产水泥等电石渣综合利用装置,其电石渣生产水泥装置单套生产规模必须达到2000 t/d及以上,现有电石渣水泥生产线可以采用湿磨干烧生产工艺进行改造,新建电石渣水泥生产线装置必须采用新型干法水泥生产工艺。

新型干法水泥装置生产装置规模为日产2×2000 t熟料,并且为100%电石渣替代石灰石生产水泥的新型干法水泥生产工艺,完全符合国家发改委的政策,而且在国家发改委通知之前,公司就完成了建设工作并投产,说明公司的循环经济发展方向完全正确,符合国家的产业政策。


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