電石渣是電石法生產(chǎn)聚氯乙烯(簡(jiǎn)稱(chēng)PVC)過(guò)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(guó)的PVC工業(yè)保持著快速增長(zhǎng)的勢(shì)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(guó)生產(chǎn)PVC樹(shù)脂的原料有70%以上來(lái)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(lái)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(kāi)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(jì)產(chǎn)能達(dá)到200萬(wàn)噸/年。從傳統(tǒng)的濕法長(zhǎng)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(guò)對(duì)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(shí)兩者地化學(xué)反應(yīng)過(guò)程有巨大不同.石灰石地主要成分是CaCO3加熱至750℃時(shí)開(kāi)始分解,900℃時(shí)分解劇烈,反應(yīng)式如下:
CaCO3→CaO+CO2↑
CaCO3分解時(shí),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(guò)程中消耗熱量最多地一個(gè)過(guò)程。
電石渣的主要成分是Ca(OH)2,在加熱過(guò)程中,部分Ca(OH)2會(huì)吸收氣體中地CO2形成CaCO3加熱至550℃時(shí)Ca(OH)2開(kāi)始分解,生成地部分CaO又會(huì)吸收氣體中地CO2形成CaCO3在900℃以上時(shí),上述兩部分生成的CaCO3 會(huì)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(shí),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(duì)應(yīng)會(huì)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(guò)程中耗熱量最大,我公司熟料煅燒采用雙系列3級(jí)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(guó)相同類(lèi)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(jì)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(wàn)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(shí)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(jì)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(wàn)噸、粉煤灰45萬(wàn)噸、硫酸渣4萬(wàn)噸、爐渣6萬(wàn)噸、脫硫石膏5萬(wàn)噸、電石除塵灰3.8萬(wàn)噸、蘭炭粉末0.9萬(wàn)噸。利用工業(yè)廢渣作為生產(chǎn)水泥的原料,不僅符合國(guó)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(huì)效益,更給企業(yè)帶來(lái)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(chēng) |
產(chǎn)量 (噸) |
原煤消耗量(噸) |
動(dòng)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(jì)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(kāi)車(chē)以來(lái)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(guó)家先進(jìn)值。