高分子多功能生料催化剂在新型干法熟料线中节能减排的应用

　　摘 要：本文通过在水泥生料中加入一种含高分子的多功能催化剂试验，并在三条新型干法熟料生产线验证，实现了磨机提产7%、降低生料粉磨电耗3.7%左右，同时吨熟料烧成降煤耗5kg～8kg， 提高熟料3d和28d抗压强度1MPa～3MPa；另外，降低窑尾废气中SO2的排放总量，经济效益和社会效益 明显。

　　关键词：高分子；多功能；生料催化剂；新型干法；节能减排；应用

　　0 引言

　　随着国家《水泥工业大气污染物排放标准》、工信部《工业绿色发展规划（2016-2020）》以及于2018年实施排污税等系列政策法规的实施，对NOx、SO2排放和煤电消耗的考核限值将更加严格，更高的节能减排要求也直接关乎到水泥企业的生存。因此，加大技术创新、引进新技术是水泥企业实现节能减排、降低成本的有效途径。本文介绍的高分子多功能生料催化剂（简称生料催化剂、催化剂），是一种适用于水泥熟料生产的高分子液体材料，可多功能高效促进节能减排。

　　1　实验室小磨试验过程

　　1.1　原材料及设备

　　（1）原材料来源。高分子多功能生料催化剂，深色液体，由湖南昌迪环境科技有限公司提供；生料所需原材料：石灰石、煤矸石、砂岩、铁渣，取自安徽淮北XS水泥公司现场。实验原料化学成分分析见表1。

　　（2）试验设备。实验小磨规格φ500mm×500mm（标准实验小磨），小磨钢球级配为标准配置。

　　1.2　试验过程

　　原料按湿基配比石灰石86%、煤矸石6%、砂岩5%、铁渣3%，进行人工配料，拌匀后每次取5kg为一份。每份在105℃温度下烘干1h，在物料温度降至60℃时开始装磨粉磨，细度要求0.08mm筛余＜20%。参照《JCT 735-2005水泥生料易烧性试验方法》，检测600℃、700℃、800℃和950℃不同温度下的烧失量。结果见表2、表3。

　　1.3　分析小结

　　根据表2、表3可看出：

　　（1）添加生料催化剂0.08mm细度下降2%～4.4%，0.2m m细度下降0.3%～0.8%，比表面积增加10m2/kg～24.7m2/kg，助磨效果明显；

　　（2）添加生料催化剂600℃～800℃时烧失量比空白均有增加，950℃烧失量与空白相当，说明催化剂有在低温下催化促进碳酸钙分解的作用；

　　（3）添加0.1%生料催化剂与空白对比，降低熟料游离钙0.42%，提高k1450易烧性指数14%，生料易烧性较好；

　　（4）添加0.1%生料催化剂与空白对比，SO3增加0.13%，催化剂有促进和吸收SO2形成硫酸盐，具有固硫的作用。

　　2　工业性实验

　　2.1　使用方法

　　三家工厂实验均为新型干法5000t/d生产线；磨机均为立磨；安徽PJ工厂为中控自动操作，其他两厂为中控人工操作。在水泥生料磨系统里，每吨生料投入1000g～2000g催化剂，观察并记录生料磨、窑尾废气排放（温度、废气量和废气成分）变化、熟料烧成系统煤的用量变化和熟料质量变化。实验过程分三个阶段进行，第一为空白实验阶段（实验前约4d平均数据）；第二为洗磨过渡阶段（2d左右）；第三为对比实验阶段（4d～5d）；另部分试验收集了后空白数据对比。

　　2.2　数据采集

　　在工业实验过程中，重点采集下列数据：入磨石灰石CaCO3，原料水分，生料细度，生料磨台时产量，生料吨电耗，煤粉细度，烧成带温度，窑台时产量，熟料电耗，尾气中NOx、SO2、CO排放浓度，熟料fCaO，原煤工业分析，熟料矿物组成、KH、C3S等，熟料的物理检验数据。烟气排放数据为在线监控数据；所有实验数据以厂家实验报告为凭据。

　　2.3　工业性实验过程

　　（1）淮北XS水泥的工业性试验数据采集，表4、表6来源其中控跟踪数据，表5来自工厂的化验室原始数据。（2）山东枣庄SF水泥公司实验的数据见表7。磨机平均台时产量45 8t/h，对比增加30t/h，增幅7.0%；连续开磨的电耗21.86kW h/t生料，对比下降0.81kWh/t生料，降幅3.7%。

　　（3）安徽和县PJ水泥公司实验结果数据见表8。

使用生料催化剂，1号生料磨机台时产量提高17t/h，增幅4.1%；电耗下降0.71kWh，降幅3.1%。通过使用高分子多功能生料催化剂，1号熟料生产线入窑煤耗与空白对比降低标煤耗6.2kg/t，节煤效果明显，见表9。

　　3　结　论

　　（1）该生料催化剂起到降低生料细度，较好的实验提高磨机产量7%，降低生料粉磨电耗3.7%左右。

　　（2）该生料催化剂可提高生料分解率2%～3%，降低标准熟料烧成煤耗5kg/t～8kg/t，提高生料3d和28d抗压强度1MPa～3MPa。

　　（3）降低窑尾废气中SO2的排放总量，较佳的停磨时实验效果降低200mg/Nm3以上，相对降幅52.5%。

总之，在生料配料过程中加入高分子多功能生料催化剂，可提高生料磨产量、质量，熟料强度，同时降低煤耗、电耗；且尾气中SO2含量均有明显改善，经济效益和社会效益明显。

　　致谢：本应用项目开发由湖南昌迪环境科技公司主导，期间武汉理工大学赵青林团队担当热工标定、气相检测、工程方案设计和效果评价，南京工业大学李伟峰博士团队担当催化剂材料的评价、机理设计，南京理工大学钱华博士团队担当催化剂相关安全使用评价；在近6个月的工业应用实验期间，得到了山东申丰、淮北相山和安徽盘景等水泥公司的大力支持，为本项目节能减排效果验证做出的贡献，一并表示感谢。

　参考文献：

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