【文章內(nèi)容簡介】 應(yīng)溫度 100℃，實(shí)際上物料的溫度在大約 20～ 50℃進(jìn)入窯系統(tǒng)，超過露點(diǎn)溫度后，大約在 75～ 150℃水分蒸發(fā)，反應(yīng)式： H2O→H2O↑，反應(yīng)吸熱約 2675kJ/kg。 2） 預(yù)熱帶 承擔(dān)粘土質(zhì)等原料中化學(xué)水的分解脫水任務(wù)。反應(yīng)溫度 450℃，反應(yīng)熱很小。反應(yīng)式： A12O32SiO22H2O→Al2O3+2SiO2+2H2O↑。 水泥工業(yè)清潔生產(chǎn)審核分析 5 3） 碳酸鹽分解帶 主要承擔(dān)碳酸鎂及碳酸鈣的分解任務(wù)。耗熱量：碳酸鎂為 815kJ/，碳酸鈣為 1656 kJ/。由于生料中碳酸鈣含量多，故本帶需熱量是很大的。反應(yīng)溫度及反應(yīng)式如下： MgCO3→MgO+CO2↑ （ 600～ 700℃ ） CaCO3→CaO+CO2↑（ 650～ 900℃ ） CaO＋ A12O3→CaO●A12O3 （ 800℃ ） CaO＋ Fe2O3→CaO●Fe2O3 （ 800℃ ） CaO＋ CaO●Fe2O3→2CaO●Fe2O3（ 800℃ ） CaO＋ CaO●Fe2O3→2CaO●Fe2O3（ 800℃ ） 3（ CaO●A12O3） +2 CaO→5 CaO●3A12O3（ 900～ 950℃ ） 4） 放熱反應(yīng)帶 主要承擔(dān)固相反應(yīng)任務(wù)，為放熱反應(yīng)。本帶上部為熾熱火焰，下部物料反應(yīng)放熱，故物料升溫很快，反應(yīng)溫度及反應(yīng)式如下： 2CaO＋ SiO2→2CaO●SiO2（ 1000℃ ） 3（ 2CaO●Fe2O3）＋ 5 CaO●3A12O3＋ CaO→3（ 4 CaO●A12O3●Fe2O3） （ 1200～ 1300℃ ） 5 CaO●3A12O3＋ 4CaO→3（ 3 CaO●A12O3） （ 1200～ 1300℃ ） 5）燒成帶 主要承擔(dān)熟料中的主要礦物 C3S 的形成， f CaO 的吸收，完成熟料的最后燒成任務(wù)。在本帶中由 1280℃ 開始出現(xiàn)液相，直到 1450℃ C3S 大量形成， f CaO 最后基本吸收，完成熟料的最后燒結(jié)過程，離開火焰高溫區(qū)逐漸降溫到 1300℃ 左右進(jìn)入冷卻帶。在該帶1350～ 1450℃ 時液相量可達(dá) 20%~30%, A12O Fe2O3 及其他組分進(jìn)入液相。 C3S 形成為放熱反應(yīng)，放熱量為 447 kJ/kg. C3S。反應(yīng)溫度及反應(yīng)式如下： 2CaO●SiO2＋ CaO→3CaO●SiO2（ 1280～ 1450℃ ） 6） 冷卻帶 主要任務(wù)有三項(xiàng)，一是使熟料中的 C3A、 C4AF 及少量 C5A3 重新結(jié)晶；二是使部分液相形成玻璃體；三是回收熟料中的熱焓加熱燃燒用空氣。本帶反應(yīng)溫度為 1350～1200℃ 以下。 水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗電最多的工序。其主要功能在于將水泥熟料（及膠凝劑、 性能調(diào)節(jié)材料等）粉磨至適宜的粒度（以細(xì)度、比表面積等表示），形成一定的顆粒級配，增大其水化面積，加速水化速度，滿足水泥漿體凝結(jié)、硬化要求。 水泥工業(yè)清潔生產(chǎn)審核分析 6 水泥工業(yè)清潔生產(chǎn)審核分析 7 水泥出廠有袋裝和散裝兩種發(fā)運(yùn)方式。 和燃燒器 水泥生產(chǎn)所需要的煤，一般來說必須磨制成煤粉，而煤粉的質(zhì)量又直接影響水泥的質(zhì)量。在煤粉制備、儲存、輸送和使用過程中，處理不當(dāng)，容易污染環(huán)境，甚至發(fā)生安全事故，造成人員傷亡和設(shè)備的損壞，因此，水泥生產(chǎn)過程中，煤粉制備系統(tǒng)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、安全性以及環(huán)境保護(hù)條件，自動化水平是十分重要的。 燃料燃燒 器是水泥熟料制備過程中的熱源，它承擔(dān)著燃料燃燒的重要任務(wù)。對于預(yù)分解窯來說，它所具有的兩個熱源 —— 窯內(nèi)及分解爐內(nèi)的燃料燃燒器同樣十分重要。只有具有優(yōu)良性能的燃燒器，才能保證喂入窯系統(tǒng)的燃料在燃燒室間內(nèi)迅速分散均布、及時起火、完全燃燒，并按照要求提供充足的熱源，形成一個合理的溫度場及熱工制度，從而使回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)充分發(fā)揮其應(yīng)有的功能，順利完成所賦予的各項(xiàng)任務(wù)，做到優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、長期安全運(yùn)轉(zhuǎn)和滿足環(huán)境保護(hù)規(guī)定的要求。 特征污染物分析 在水泥熟料煅燒過程中，煤和物料中夾雜的氟燃燒會生成氟化 物造成污染，但其量甚微。而立窯煅燒為改善工藝條件，提高產(chǎn)品質(zhì)量以及降低能耗，常加入復(fù)合礦化劑（如螢石、氟硅酸鈉等）配制生料，它們在高溫下燒制時，與水蒸氣作用發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)： CaF2+2H2O =Ca (OH) 2+2HF SiO2+4HF=2H2O+SiF4 HF 能很快與大氣中的水分結(jié)合，形成氫氟酸氣溶膠； SiF4 在大氣中與水蒸氣反應(yīng)形成水合氟化硅和易溶于水的氟硅酸，降雨可把大氣中的氟化物帶到地面，進(jìn)而造成水、土壤和農(nóng)作物污染，最終危害人畜健康。 新型干法水泥生產(chǎn)工藝，與立窯工藝相比，干法水泥生產(chǎn)過程 中不會加入復(fù)合礦化劑（如螢石、氟硅酸鈉等）配制生料，因此， 窯尾所排氣體中很難檢測到氟化物 。 硫化合物是隨燃料或原材料一起進(jìn)入水泥窯系統(tǒng)的。原材料中的硫化合物主要以硫酸鹽（如：硫酸鈣 CaSO4）或硫化物（即：黃鐵礦或白鐵礦 FeS2）的形式存在。 原材料中的硫酸鹽在溫度達(dá)到 1200 ℃ 以前具有熱穩(wěn)定性，因此會進(jìn)入旋轉(zhuǎn)窯的燒結(jié)區(qū)，然后在燒結(jié)區(qū)中分解出二氧化硫。部分二氧化硫會與堿金屬結(jié)合并進(jìn)入熟料結(jié)構(gòu)中。其余二氧化硫則被帶回到水泥窯系統(tǒng)的冷卻器區(qū)，并在該部位與煅燒形成的氧化鈣或碳酸鈣反應(yīng)后重新送 入燒結(jié)區(qū)（ “二氧化硫化學(xué)吸附 ”）。 隨燃料一起引入的無機(jī)和有機(jī)硫化合物會經(jīng)過同樣的內(nèi)部循環(huán)，包括熱分解、氧化成二氧化硫、與堿金屬反應(yīng)或與氧化鈣反應(yīng)。在這個密閉的內(nèi)部循環(huán)中，通過燃料或原材料硫酸鹽引入的全部硫都將留在水泥窯中化學(xué)結(jié)合到水泥熟料中，同時不會生成氣態(tài)二氧化硫排放物。 水泥工業(yè)清潔生產(chǎn)審核分析 8 但是，當(dāng)原材料被廢氣加熱時，原材料中的硫化物（和有機(jī)硫化合物）會在 400 到 600 ℃ 的中間溫度下分解和氧化，而生成二氧化硫。在這種溫度條件下可與二氧化硫反應(yīng)的氧化鈣并不是很多。因此，在干預(yù)熱器水泥窯中，總量中約 30% 的硫化物 可能會以氣態(tài)二氧化硫的形式離開預(yù)熱器部分。直接運(yùn)行條件下，即原料磨關(guān)閉時，其中的大部分會排放到大氣中。在復(fù)合運(yùn)行狀態(tài)下，即原料磨處于工作狀態(tài)下，剩余二氧化硫中有 30% 到 90% 會被原料磨機(jī)新研磨的原料粉顆粒吸附（ “ 物理 化學(xué)吸附 ” ）。 二氧化硫或 VOC 等氣態(tài)排放物在很大程度上由所用原材料的化學(xué)性質(zhì)決定，而不由燃料成分決定。原材料中不穩(wěn)定成分越低，其污染物排放量就越低。 確定審核重點(diǎn) 清潔生產(chǎn)審核重點(diǎn)的確立是整個清潔生產(chǎn)過程的關(guān)鍵步驟和 重點(diǎn)工作 〔 8〕 ，本文 采用權(quán)重總和計(jì)分排序法 〔 9〕 確定清潔生產(chǎn) 審核的審核重點(diǎn)。 表 231 權(quán)重總和計(jì)分排序表 因素 權(quán)重值 W(1～ 10) 備選審核重點(diǎn)得分 熟料工段 水泥工段 中控室 R RW R RW R RW 廢棄物量 粉塵 10 10 100 10 100 6 60 SO2 10 10 100 6 60 4 40 NOx 10 10 100 6 60 3 30 主要消耗 7 9 63 8 56 4 28 外部環(huán)保要求 8 10 80 9 72 5 40 清潔生產(chǎn)潛力 6 9 54 7 42 3 18 車間積 極性 4 6 24 5 20 5 20 總分 ∑（ RW） ――― ――― 521 ――― 410 ――― 236 排序 1 2 3 設(shè)置清潔生產(chǎn)目標(biāo) 依據(jù)《水泥單位產(chǎn)品能源消耗限額》 （ GB16780－ 20xx） 〔 10〕 、 《 水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) 》 （ DB37/53220xx） 〔 11〕 的規(guī)定，參照 《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn) 水泥行業(yè)》（ HJ 46720xx）〔 12〕 ，結(jié)合公司工藝、技術(shù)、設(shè)備現(xiàn)狀等實(shí)際情況制定清潔生產(chǎn)審核目標(biāo)。 評估 評估階段是對預(yù)評估階段中確定的清潔生產(chǎn)審核 重點(diǎn)的物料投入、生產(chǎn)過程、產(chǎn)品的產(chǎn)出和廢物的產(chǎn)生等進(jìn)行詳細(xì)的分析，并通過建立清潔生產(chǎn)審核重點(diǎn)的物料平衡、水平衡等，找出物料流失環(huán)節(jié)、能源流失環(huán)節(jié)和污染物產(chǎn)生的原因， 查找材料儲存、生產(chǎn)運(yùn)行與管理和過程控制等方面存在的問題，以及與國內(nèi)外先進(jìn)水平的差距，以確定預(yù)防污染方案， 為清潔生產(chǎn)方案的提出與確定提供切入點(diǎn)和依據(jù)。 評估階段審核程序見圖 241。 水泥工業(yè)清潔生產(chǎn)審核分析 9 單元操作功能說明 根據(jù) 企業(yè)的 實(shí)際生產(chǎn)情況和工藝流程，編制了審核重點(diǎn)單元操作功能說明表，見表241。 表 241 審核重點(diǎn) 單元操作功能說明表 單元操作名稱 功 能 石灰石破碎 將進(jìn)廠石灰石破碎到 25mm 以下。 石灰石預(yù)均化 不同品味的石灰石進(jìn)行混合均化 。 生料配料 通過一定得配備進(jìn)行混合下料 。 原料磨 (球磨機(jī) ) 將入磨原材料進(jìn)行粉磨 。 元操作工藝流程圖 、輸出 過程輸入 ① 確定輸入物料 ② 記錄用水、用料 ③ 測定回用于生產(chǎn)中的排放物 過程輸出 ④ 合格產(chǎn)品、產(chǎn)量 ⑤ 記錄副產(chǎn)品 ⑥ 記錄廢水、廢氣、 廢渣排放量 物料平衡推算 ⑦ 集中輸入和輸出記錄資料 ⑧ 初步推算物料平衡 ⑨ 評價(jià)及反復(fù)推敲物料平衡 3. 建立物料平衡 4. 評估物料平衡、分析廢物流產(chǎn)生原因 5. 尋找清潔生產(chǎn)機(jī)會 6. 實(shí)施明顯、簡單易行的預(yù)防污染方案 圖 241 “評估 ”程序圖 水泥工業(yè)清