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危廢處置對水泥窯預熱器下料管結皮的影響及其預防措施

文檔作者：胡偉1 顧快1 張廣義2 文檔來源： 1.浙江南方水泥有限公司 2.天津金隅振興環(huán)保科技有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年02月21日
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2019.2 CHINA CEMENT 97
危廢處置對水泥窯預熱器下料管
結皮的影響及其預防措施
胡　偉1，顧　快1，張廣義2
（1.浙江南方水泥有限公司，浙江 杭州 311121；2.天津金隅振興環(huán)?？萍加邢薰荆旖?300400）
0　引　言
水泥窯協(xié)同處置廢棄物簡單來說就是指水泥窯在生
產(chǎn)水泥熟料的同時，利用水泥窯高溫煅燒的特性，消納、
處理城市垃圾、城市污泥、有毒有害及危險廢棄物以及部
分其它工業(yè)廢棄物。
比起傳統(tǒng)危廢處置，有資料表明，水泥窯協(xié)同處置危
廢的投資約為專業(yè)焚燒爐投資的1/3～1/5，且水泥企業(yè)危
廢處置可獲得很可觀的經(jīng)濟收入，具有很強的成本優(yōu)勢。
另外水泥窯協(xié)同處置焚燒徹底，污染小，沒有新生危險廢
物，同樣具有很強的環(huán)境優(yōu)勢。研究表明，水泥窯的焚燒
工藝和結構可以徹底分解各種難降解的有機物，各類重金
屬也可以穩(wěn)定地燒結到熟料中，同時由于水泥窯筒體長、
斜度小、旋轉速度小等特點，可以讓危廢在窯內停留時間
超過30min，氣體停留時間>6s，可以有效遏制二噁英的產(chǎn)
生。但危廢成分復雜，尤其是其中的重金屬、硫、氯離子
等有害成分對水泥窯工藝和設備產(chǎn)生不良影響，一定程
度上限制了水泥窯協(xié)同處置危廢的類別和摻加量[1]。
杭州山亞南方水泥有限公司有一條5 000t/d新型干
法生產(chǎn)線，是浙江南方水泥有限公司旗下重點水泥企業(yè)
之一，作為浙江南方第一批水泥窯協(xié)同處置危廢的企業(yè)，
2016年通過引進有資質的合作方共同開展水泥窯協(xié)同處
置項目，經(jīng)過近幾年危廢處置的研究和摸索，取得了一些
成績。
本文從危廢、生熟料和結皮樣的化學成分分析，以及
采取預防措施前后預熱器下料管結皮的對比情況作一個
簡單分析，分享危廢處置的一些經(jīng)驗和心得體會。
1　結皮機理和危害
結皮是指用于生產(chǎn)水泥的生料粉和窯氣內有害成
分所形成的粘附在系統(tǒng)內壁的硬度不一的塊狀物。水泥
窯協(xié)同處置過程中造成預熱器結皮堵塞的原因很多，然
而危廢中硫、氯等揮發(fā)性物質在水泥窯內循環(huán)富集，在
窯尾預分解系統(tǒng)冷卻融結而引起的結皮堵塞是企業(yè)需
重點關注的難題。一般認為，結皮物質是由硫、氯等元
素在高溫條件下形成的Ca10（SiO4）3（SO4）3Cl2等多組
分低共熔物，它們與窯尾預分解系統(tǒng)的粉塵混合在一起
后，在表面張力作用下熔融粘結形成大量塊狀、硬度不
一的結皮物質[2]。
結皮的危害主要體現(xiàn)在窯預分解系統(tǒng)不同位置形成
的硬度不一的結皮物質，輕者增加系統(tǒng)阻力，影響窯系統(tǒng)
通風，影響熟料煅燒質量和臺時產(chǎn)量，重者可能發(fā)生預熱
器堵塞，導致窯停機停產(chǎn)。
摘　要：當今環(huán)保政策形勢下，危廢處置已發(fā)展成為水泥企業(yè)轉型升級和重要的經(jīng)濟增長點之一。有研究
表明，危廢中硫、氯離子和堿含量是對預熱器結皮影響最大的有害成分。本文通過對預熱器下料管結皮的
化學成分檢測和對比分析，探討了危廢中主要的有害成分對預熱器下料管結皮的影響。通過實際生產(chǎn)中新型
抗結皮澆注料的使用，可以顯著減少預熱器下料管結皮，在確保水泥窯連續(xù)正常生產(chǎn)的同時，穩(wěn)定提高危廢
處置量，提升企業(yè)經(jīng)濟效益。
關鍵詞：危廢處置；預熱器結皮；抗結皮澆注料
中圖分類號：TQ172.625.2　　文獻標識碼：B　　文章編號：1671－8321（2019）02－0097－03
98 中國水泥 2019.2
生產(chǎn)技術Technology
2 預熱器結皮分析
企業(yè)自處置危廢以來，預熱器四、五級下料管結皮同
比以往嚴重很多。回轉窯連續(xù)運轉2個月以上，下料管結皮
厚度就有10cm，2017年上半年還曾發(fā)生下料管堵料事故。
表1數(shù)據(jù)說明，所檢測的結皮樣中氯離子和堿含量均
遠高于正常熟料樣，尤其是氯離子，可以看出入窯物料硫、
氯離子和堿含量的高低對預熱器結皮有著直接的影響。
企業(yè)生料配料采用的是石灰石、砂頁巖和鐵渣四組
份配料，四種原料化學成分及進廠危廢化學成分檢測結
果見表2。
表2可以看出，進廠危廢的硫元素和氯離子含量遠高于
石灰石、砂巖、頁巖和鐵渣。對預熱器結皮影響較大的硫元
素和氯離子主要來源于進廠危廢。從源頭控制危廢的硫元
素和氯離子進廠含量可以有效預防預熱器結皮的形成。
企業(yè)自2016年處置危廢以來，逐步形成了一套完善
的進廠危廢驗收標準，其中進廠內控限制SO3≤15%、Cl-
≤2.5%。但在實際進廠危廢驗收過程中由于產(chǎn)廢單位工藝
變化等原因部分進廠的危廢硫、氯含量仍會超過企業(yè)內控
限值，企業(yè)在考慮均化后滿足處置要求以及穩(wěn)定處置量的
情況下，會采取讓步接收的措施，處置過程中預熱器下料
管存在潛在的結皮加厚風險。
另外，在水泥行業(yè)市場低迷，危廢處置
收益可觀的形勢下，企業(yè)會采取多種措施穩(wěn)
定提高危廢摻加量，處置更多的危廢，獲取
更大的經(jīng)濟效益。2017年杭州山亞南方水泥
上半年累計處置危廢2.04萬噸，處置類別主
要有H17表面處置廢物、H18焚燒處置殘渣
等，危廢處置為企業(yè)創(chuàng)造收益800余萬元，效
益可觀。因此，企業(yè)積極研究摸索并采取一
系列措施減少預熱器結皮，確保窯系統(tǒng)連續(xù)
高質高產(chǎn)運行。
3 預熱器結皮的預防措施
3.1　使用新型抗結皮澆注料
2017年8月停窯檢修期間，企業(yè)更換預
熱器C4、C5級筒下料管澆注料時，使用某公
司生產(chǎn)的新型抗結皮澆注料，到11月13日停
窯時觀察，更換新型抗結皮澆注料的C4A、
C5B下料管結皮在2cm左右，未更換澆注料的
C4B、C5A下料管結皮在10cm左右，對比之下
結皮厚度減少了8cm之多，見表3。
表1　預熱器結皮樣化學分析結果（%）
項目SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Cl- K2O Na2O
1號結皮10.50 3.57 2.38 26.20 0.84 0.25 19.637 2.20 0.37
2號結皮6.43 1.92 1.18 25.27 0.84 0.22 23.455 1.65 0.21
3號結皮9.33 2.78 1.85 43.19 0.74 0.23 11.508 2.50 0.34
表2　生料原料和進廠危廢化學分析結果（%）
成分LOI SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Cl- K2O Na2O
石灰石41.09 6.34 0.99 0.50 49.27 1.00 0.04 0.007 0.15 0.10
砂巖4.95 7.51 12.87 4.51 1.16 1.14 0.04 0.005 2.93 0.70
頁巖5.43 64.49 15.17 6.64 1.27 2.03 0.05 0.008 3.87 0.63
鐵渣-4.76 26.64 6.14 61.30 2.03 5.01 0.26 0.009 1.18 0.45
危廢- 31.69 14.04 19.24 16.80 3.71 5.14 1.367 2.42 1.35
注：危廢檢測結果為平均值。
表3　預熱器C4B和C4A下料管結皮化學分析結果（%）
結皮樣品名SO3 Cl- R2O LOI SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO
C4B
下料管
外側0.41 25.269 4.24 25.02 7.61 2.46 1.54 18.45 0.71
中部0.45 26.245 4.39 16.14 9.03 3.09 1.33 17.49 0.65
內側0.55 19.554 4.50 19.63 9.41 2.64 1.87 25.75 0.89
C4A
下料管
外側0.31 9.925 4.62 28.65 11.92 2.60 2.24 40.91 1.51
中部0.28 10.470 5.08 29.55 11.97 2.89 2.13 38.66 0.87
內側0.37 13.023 4.79 26.11 11.10 2.73 2.05 35.35 0.73
注：C4A使用了新型抗結皮澆注料，C4B仍使用原澆注料。
使用新型抗結皮澆注料后，下料管結皮處SO3、Cl-含
量明顯減少，尤其是對Cl-的吸附。
3.2　下料管安裝空氣炮
企業(yè)在預熱器C5級下料管的管道兩側各增加4個助流
孔，采用電磁閥控制，在C5級翻板閥上部一米位置增加一
個空氣炮，自動循環(huán)控制。增加助流裝置及空氣炮后，C5
級下料管基本不結料，日常巡檢中翻板閥靈活，截至目前，
預熱器未出現(xiàn)C5級下料管堵料現(xiàn)象，窯運行情況良好。
3.3　完善基礎管理
建議企業(yè)加強熱生料硫、氯離子、堿含量的檢測，同
時可以考慮將預熱器C4、C5級筒下料管溫度檢測納入日常
巡檢管理以及窯中控臺賬中，通過觀察和對比嘗試逐步
建立一個有害成分含量、預熱器下料管溫度的關系圖，摸
索出適合自身的硫、氯離子含量控制范圍。在結皮可控范
圍內可以適當提高危廢處置量，反之超出控制范圍則減
少危廢處置量。
4 總　結
危廢處置作為近期水泥企業(yè)非常關注的項目，在帶
來高收益的同時也伴隨著高風險，尤其是危廢處置導致
2019.2 CHINA CEMENT 99
Equipment 技術裝備
的預熱器結皮堵料。從上述企業(yè)危廢處置簡介和危廢有
害成分檢測以及預熱器下料管采取預防措施前后結皮厚
度的對比情況分析總結，我們可以得出：
（1）危廢處置可以給企業(yè)帶來很好的經(jīng)濟效益。在
國家政策以及環(huán)保壓力下，特別是在水泥行業(yè)形勢不好
的情況下，危廢處置的收益決定其必然成為水泥企業(yè)轉
型升級的發(fā)展趨勢之一。
（2）危廢處置帶來經(jīng)濟效益的同時，由于危廢較其
它原材料含有大量硫、氯離子、堿含量等有害成分，是加
重窯系統(tǒng)結皮的主要原因之一，影響窯系統(tǒng)的通風和煅
燒，嚴重時會導致窯臺時產(chǎn)量下降甚至停機停產(chǎn)，給企業(yè)
帶來嚴重的經(jīng)濟損失。
（3）通過使用新型抗結皮澆注料以及空氣炮等助流
裝置，可以有效減少預熱器下料管結皮厚度，避免危廢
處置導致的預熱器堵料事故發(fā)生。
（4）危廢處置需作好基礎數(shù)據(jù)的積累和總結分析。比如
加強進廠危廢有害成分檢測和驗收，增加熱生料硫、氯檢測
頻次，關注巡檢過程中預熱器下料管溫度等基礎工作，也是
預防預熱器結皮、避免發(fā)生生產(chǎn)事故的有效措施之一。
參考文獻：
[1]蔣明麟，我國水泥工業(yè)“協(xié)同處置”廢棄物現(xiàn)狀及和未來發(fā)展的政
策建議[J].中國水泥，2012，（12）.
[2]陳應強，馮華軍，等.硫、氯、堿金屬元素對工業(yè)固廢水泥資源化利用
的影響及控制技術[J].科技通報，2012，（7）.
耐高溫重型板式給料機主軸裝置設計
韓小秋1，張美艷2
（1.沈陽新松機器人自動化股份有限公司，遼寧 沈陽 110168）
（2.沈陽東北電力調節(jié)技術有限公司，遼寧 沈陽 110179）
0　前　言
本重型板式給料機為我公司為國內某燒結廠 460m2
環(huán)保環(huán)冷機工程提供的一種配套設備，運送物料為熱燒
結礦，小時處理量為880t，給料溫度為750℃～850℃。以
往重板產(chǎn)品通常工作于常溫狀態(tài)，驅動主軸與鏈輪、支承
輪間為脹套聯(lián)接。脹套聯(lián)接易于裝拆更換，定心性好，使
用維修方便。由于材料的熱脹冷縮作用，在高溫條件下會
使主軸與鏈輪間的縫隙過大，超出脹套的最大脹緊量，
使得脹套聯(lián)接失效。
1　問題分析
分析重板使用條件，運送的燒結礦為750℃～850℃，
經(jīng)過運輸段鼓風機冷風冷卻，到達主軸卸料部位時物料
溫度為400℃～500℃，故無法采用脹套聯(lián)接型式。經(jīng)分
析，運送物料時主軸鏈輪所受軸向力可忽略，主要承受徑
向力。為保證承載較大徑向載荷時的可靠聯(lián)接，本主軸裝
置在驅動主軸和鏈輪、支撐輪間采用了鍵聯(lián)接。鍵聯(lián)接可
用于高溫條件，聯(lián)接可靠，裝卸方便，加工成本低。通過
采用鍵聯(lián)接，本重型板式給料機可有效滿足運行現(xiàn)場的
高溫條件，保證主機使用性能。
2　方案技術原理及理論依據(jù)
受用戶使用現(xiàn)場高溫條件的限制，本設備主軸裝置
改變以往設計型式，將驅動主軸與主動鏈輪、支承輪間的
脹套聯(lián)接改為鍵聯(lián)接，可有效克服現(xiàn)場的高溫條件，確保
設備的平穩(wěn)運行。
在采用鍵聯(lián)接型式時，為確保聯(lián)接可靠及鏈輪、支撐
輪的軸向固定，需對各件的受力情況進行分析。經(jīng)分析計
中圖分類號：TH237　　文獻標識碼：B　　文章編號：1671－8321（2019）02－0099－02
摘　要：闡述板式給料機主軸鏈輪傳統(tǒng)脹套連接方式在高溫條件下應用出現(xiàn)的問題，通過問題分析，設計
了一種耐高溫主軸裝置，通過實際應用，達到了良好的效果。
關鍵詞：板式給料機；燒結；耐高溫；主軸裝置

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