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窑炉知识

浅谈煤矸石砖厂建设过程中的节能环保
时间:2015年06月05日    点击:次    来源:隧道窑

马文东

1、  前言

随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,节能环保问题越来越受到重视。技术水平的进步,也带来更多更有效利用煤矸石方法:碳含量小于20%的煤矸石可以生产水泥、砖瓦、轻骨料、矿渣棉,碳含量再高的可以用来回收煤炭或作为工业燃料,铝硅比大于0.5的可作为制造高级陶瓷、煅烧高岭土及分子筛的原料等。采用煤矸石为原料的制砖工艺也需要不断创新,更好地利用煤矸石制砖,要在节能和环保上多下功夫,才能适应当前及未来国家产业政策的变化。节能环保的理念不仅仅体现在煤矸石砖厂的建设、生产期,还应反映在砖厂项目的前期调研立项、建设期(设计施工)和生产期运营,即应贯彻到砖厂的全寿命周期内。

2、  煤矸石砖厂前期调研立项

这期间重要的工作是对煤矸石原来性能进行全面分析,看其是否适宜制砖。另外,对建设场地进行评估分析,看能否满足建厂需要。

2.1 原料性能分析

2.1.1 原料取样方法

     煤矸石原料的检测取样可按GB475-2008《商品煤样人工采取方法》进行。对于煤矸石山采样,决不能图方便仅在山脚取样,而应在不同位置、不同深度选取,使原料取样尽可能具备整体代表性,这样的检测报告才可以作为项目决策和设计依据。某砖厂建设时,煤矸石随意取样,检测报告提供的发热量为300kcal/kg,点火后窑炉温度一直上升到1100℃多仍不能控制,只能将坯车强行拖出,造成重大经济损失。事后调查发现,该厂使用的煤矸石原料热值波动较大,在300kcal/kg~1200kcal/kg之间,生产时取料处煤矸石热值1000kcal/kg,进窑砖坯又没有及时跟进检测得出实时数据,导致了事故发生。

2.1.2 原料化学成分、物理性能及发热量的评定

制砖煤矸石化学成分分析要求见表1.

物理性能要求见表2.

表一  制砖原料的化学成分要求/%

成分

SiO

AlO

FeO

CaO

MgO

SO

烧矢量

<0.5mm石灰石

2~0.5mm石灰质

适宜范围

55~70

10~20

3~10

……

……

……

…….

0~25

……

允许范围

50~80

5~25

2~15

0~15

0~5

0~3

3~15

……

0~2

从生产实践来看,煤矸石中CaO成分最好在10%以下,MgO3%以下,这几种成分含量越少越好。CaO含量高不但缩窄烧结温度范围,还使制品爆裂产生废砖,造成大量固体废弃物,严重的可使砖厂被迫关门。而原料中硫化物的存在,不但腐蚀窑炉耐火材料,也腐蚀管路、风机、窑车等,缩短窑炉及相关设备寿命,同时也影响工人的身体健康。图1为某砖厂因煤矸石硫含量高,投产3个月后投煤孔处即产生明显腐蚀,不到一年因金属管路腐蚀严重停产。

2

制砖原料的物理性能要求

 

颗粒级配

可塑性

收缩性

干燥敏感性

烧成线收缩率

塑性颗粒

填充颗粒

骨架颗粒

分项

<0.05

0.05mm

~1.2mm

 

1.2mm

~2mm

 

 

 

 

 

范围

35%~50%

20%~65%

<30%

7~15

<6%

<1

2%~5%

 

煤矸石作为制砖原料还应进行发热量的测定,其以1338kj/kg~2090kj320kcal/kg~500kcal/kg)为宜。

2.2 建设场地

煤矸石砖厂场地优先选择在贴近原料处,避开地质不利和有价值矿藏的地段,避开居民区上风口与取水口。在丘陵或山区地带应避免三面以上环山的低凹区,后者容易聚集烟气。某砖厂建设在类似场地上,冬季烟气聚而不散,加上煤矸石含硫,烟气影响到周围几公里范围内村民正常生活,生产两个月即被责令停产。

3  煤矸石砖厂建设

3.1  设计

    砖厂设计根据原料性能和产品纲领选择最合适的工艺流程,应从环保节能的理念出发全面考虑设备、窑炉、厂房及附属设施及公用工程。

总图运输设计:保护原有地表植被,利用好原有地表径流,合理利用自然地形的高差来布置建筑物,避免大挖大填,原料堆场应设置防尘网,采用皮带输送时要考虑封闭,汽车运输距离尽量短且运输过程中做好遮盖,道路两侧设置植物篱笆,扬尘工段设置在主导风向下风处。

工艺设计:生产线整体设计要留有技术升级余地(如工人卸车时必须考虑自动卸车机空间预留,适当从整体上考虑增产余地不要有瓶颈工段,原料输送工段应紧凑合理,减少不必要的转送环节,减少进出料落差(设置下料溜子),设自动加水装置控制原料输送时的含水率,设备选型要与原料性能和产品纲领相适应。

建筑结构设计:厂房优先采用门式轻钢类结构(主要材料可回收,材料承载能力利用率高),北方地区厂房保温要好,扬尘工段(破碎、筛分、搅拌)厂房整体或局部封闭,内部墙壁、天花板、门窗、预留口要平滑,减少积尘死角,基础与设备基础设计要整体考虑。

公用工程设计:考虑生产线整体自动化控制,扬尘工段设除尘,生产用水循环使用,外排气体(排烟、排潮)通过排烟脱硫系统(如有氟化物或其他有害物质尚应安装相应治理设备)。

设备与窑炉:选择机体能有效密封的破碎设备,选择能变频调速设备,选择热值消耗低的窑炉。目前生产中普遍反映中小断面隧道窑比大断面隧道窑容易控制,如能做好打断面窑炉的保温设计施工,提高码坯高度,解决横断面温度场分布均匀等问题,理论上大断面窑炉更节能,采用微孔助燃节能窑炉应考虑余热利用。设备和窑炉应进行系统优化选择,科学合理地确定辅机和配套设施的相关性能,使整条生产线的设备运行处于最佳状态,做到既相互匹配,又经济合理。设备与窑炉要具备一定的增产潜力。

工人要严格按操作规程使用设备,绝对禁止超负荷使用,这将是使设备易出故障,而且容易导致意外事故。要定期做好设备维护保养工作,防止设备非正常磨损。

3.2  施工

施工过程中除了常规的环保措施外,应格外重视材料和施工质量控制。生产中经常发生这样的情况:设备基础预留孔洞位置不准确,二次浇灌不密实使振动类设备(如破碎设备)处于偏心工作状态,结果设备能耗高、维修量大、寿命短;也有隧道窑窑墙竖缝灰浆不饱满,保温材料达不到设计要求导致窑炉热损失,甚至出现窑墙倾斜导致局部损坏的现象。施工中要严格按现行规范、设计图纸施工,这也是保证煤矸石砖厂环保节能的一个重要环节。

4、  煤矸石砖厂生产运营

砖厂要建立完善的生产管理制度,培养有责任心、懂技术的操作和维修工人,注重设备和窑炉的维修保养,使设备和窑炉处于良性的工作状况。操作工人要针对原料特性、生产产品、设备、窑炉特点不断摸索改进生产技术。有不少砖厂经过自行改进,在900~950℃之间也生产出了合格转,这种通过调整原料的配比关系,采用低温燃烧工艺,改变传统烧结温度区间的生产方式,不经降低了能源消耗,减少生产成本,还减少了窑炉维修量,延长了窑炉使用寿命,同时减少废气排放量。

5、结束语

随着新环保法的正式实施,提倡环保、节能降耗是煤矸石制砖企业必然选择,这要求企业不仅仅着眼于经济效益,也要重视社会效益。把环保节能理念贯彻到项目全寿命期的每一个阶段,这不仅仅是为了保护环境,同样也是降低企业运行成本,规避非生产性风险,实现企业长久发展的必行之路。

本文摘自:《砖瓦》

 

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