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論電石渣生產(chǎn)水泥與傳統(tǒng)石灰石生產(chǎn)水泥能耗優(yōu)勢
電石渣是電石法生產(chǎn)聚氯乙烯（簡稱ＰＶＣ）過程中電石水解反應(yīng)的副產(chǎn)物。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的ＰＶＣ工業(yè)保持著快速增長的勢頭，生產(chǎn)裝置能力不斷擴(kuò)大，裝置規(guī)模日趨結(jié)構(gòu)合理化．工藝技術(shù)水平不斷提高。目前我國生產(chǎn)ＰＶＣ樹脂的原料有70％以上來自電石．因電石法ＰＶＣ生產(chǎn)的發(fā)展，電石渣的排放量也逐漸增多，給環(huán)境帶來的壓力日益加劇。將電石渣用于制水泥是大量處理電石渣的有效途徑，寧夏金昱元化工集團(tuán)有限公司從2004年著手開發(fā)電石渣制水泥項(xiàng)目，至今已建成兩條電石渣水泥生產(chǎn)線，水泥設(shè)計產(chǎn)能達(dá)到200萬噸/年。從傳統(tǒng)的濕法長窯逐步向新型干法窯轉(zhuǎn)型，水泥能耗指標(biāo)也由準(zhǔn)入值逐步向先進(jìn)值靠攏，通過對比分析主要有以下優(yōu)缺點(diǎn)：
一、主要原料理化特性不同
電石渣地物理性能及化學(xué)成分與石灰石不同外,生料煅燒時兩者地化學(xué)反應(yīng)過程有巨大不同.石灰石地主要成分是CaCO3加熱至750℃時開始分解,900℃時分解劇烈,反應(yīng)式如下：
CaCO3→CaO+CO2↑
CaCO3分解時,需要吸收大量地?zé)崃?反應(yīng)熱為1787.8 kJ/kg,是水泥熟料形成過程中消耗熱量最多地一個過程。
電石渣的主要成分是Ca(OH)2,在加熱過程中,部分Ca(OH)2會吸收氣體中地CO2形成CaCO3加熱至550℃時Ca(OH)2開始分解,生成地部分CaO又會吸收氣體中地CO2形成CaCO3在900℃以上時,上述兩部分生成的CaCO3 會重新分解。上述反應(yīng)如下：
Ca(OH)2→CaO+H2O
該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),1kgCa(OH)2反應(yīng)熱為1160.6kcal。
CaCO3→CaO+CO2↑
該吸熱反應(yīng),1kgCaCO3反應(yīng)熱為1787.8 kcal。
從上述可以看出,石灰石的分解熱為1787.8 kcal。電石渣的分解熱為1160.6kcal，遠(yuǎn)低于石灰石的分解熱。當(dāng)使用電石渣為鈣質(zhì)原料時，分解爐內(nèi)的熱負(fù)荷降低，分解爐內(nèi)燃料的使用量也降低．熟料燒成熱耗也大大降低。其次，采用電石渣配料生料分解反應(yīng)后地廢氣成分和廢氣量與石灰石配料不同。石灰石分解中產(chǎn)生的廢氣量大，帶走的熱量也就增加，能耗相對應(yīng)會增加。
二、生產(chǎn)工藝和設(shè)備不同
1、生產(chǎn)窯型不同
熟料煅燒在水泥生產(chǎn)過程中耗熱量最大，我公司熟料煅燒采用雙系列3級低壓損旋風(fēng)預(yù)熱器及CDCR分解爐和第四代可控氣流篦式冷卻機(jī)組成的新型干法回轉(zhuǎn)窯燒成系統(tǒng)，熟料燒成熱耗為3177kJ/kg熟料（760kcal/kg熟料）,與我國相同類型的新型干法回轉(zhuǎn)窯熟料燒成熱耗3762kJ/kg熟料相比,每千克熟料降低熱耗586kJ,因此該系統(tǒng)熱耗水平較先進(jìn)。
2、充分進(jìn)行余熱回收利用
充分利用廢氣的余熱是水泥工業(yè)節(jié)能的一項(xiàng)重要措施。我公司生產(chǎn)線在設(shè)計中，利用窯尾預(yù)熱器排出的大約550℃的廢氣引入電石渣烘干的熱源，使出磨物料水分小于1％；利用冷卻機(jī)排出的廢氣作為入窯二次風(fēng)、煤磨烘干、生料磨烘干熱源；利用從窯頭罩引出的大約800℃的廢氣作為入分解爐的三次風(fēng)，上述幾項(xiàng)措施可使窯尾、窯頭廢氣的利用率達(dá)90%以上，每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤近萬噸。
3、改善燃燒條件
回轉(zhuǎn)窯采用多通道噴煤嘴，可使入窯一次風(fēng)量降到10% 以下，提高了高溫二次風(fēng)的比例，從而達(dá)到改善窯內(nèi)燃燒條件，提高燃燒效率，降低燒成熱耗的目的。同時采用可控氣流式篦冷機(jī)，可充分回收冷卻熟料的熱量，提高三次風(fēng)溫，有利于分解爐內(nèi)煤粉的燃燒，降低熱耗。
三、充分利用循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈中固體廢物
我公司在設(shè)計中充分考慮了利用工業(yè)廢渣—電石渣、電廠粉煤灰、爐渣、硫酸渣、脫硫石膏、電石除塵灰、蘭炭粉末等。每年可利用電石渣65萬噸、粉煤灰45萬噸、硫酸渣4萬噸、爐渣6萬噸、脫硫石膏5萬噸、電石除塵灰3.8萬噸、蘭炭粉末0.9萬噸。利用工業(yè)廢渣作為生產(chǎn)水泥的原料，不僅符合國家的產(chǎn)業(yè)政策，而且有效的治理了工業(yè)廢渣造成的環(huán)境污染，有很好的社會效益，更給企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
四、公司投產(chǎn)后能耗指標(biāo)控制情況
2018-2019年能耗指標(biāo)控制情況一覽表
|
年度 |
產(chǎn)品 名稱 |
產(chǎn)量 （噸） |
原煤消耗量（噸） |
動力消耗量（KW.h） |
可比熟料綜合煤耗（Kgce/t） |
可比熟料綜合電耗（KW.h/t） |
可比水泥綜合電耗（KW.h/t） |
可比熟料綜合能耗（Kgce/t） |
可比水泥綜合能耗（Kgce/t） |
|
準(zhǔn)入值指標(biāo) |
|
|
|
≤108 |
≤60 |
≤88 |
≤115 |
≤93 |
|
|
先進(jìn)值指標(biāo) |
|
|
|
≤103 |
≤56 |
≤85 |
≤110 |
≤88 |
|
|
2018年 |
熟料 |
415178 |
60750.33 |
29604303 |
104.71 |
64.34 |
|
112.55 |
|
|
水泥 |
449557 |
/ |
17982507 |
|
|
89.37 |
|
98.91 |
|
|
2019年 |
熟料 |
668479 |
87908.11 |
42997158 |
101.00 |
58.38 |
/ |
108.17 |
/ |
|
水泥 |
694924 |
/ |
25760164 |
/ |
/ |
77.73 |
/ |
95.98 |
|
|
備注 |
按照GB16780-2012《水泥單位產(chǎn)品能耗限額》標(biāo)準(zhǔn)，水泥中熟料配比按照75%計算，每上升1%可比水泥綜合能耗指標(biāo)上升1.15kgce/t，2018年經(jīng)修正后可比水泥綜合能耗指標(biāo)為103.81kgce/t，2019年經(jīng)修正后可比水泥綜合能耗指標(biāo)為109.59kgce/t。 |
||||||||
從上表可以看出，從項(xiàng)目建成開車以來我公司能耗指標(biāo)逐年下降，截止2019年五項(xiàng)能耗指標(biāo)，有四項(xiàng)已經(jīng)超出國家先進(jìn)值。
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