摘要：阐述了利用旁路放风技术对矿山石灰石废石资源再利用的工艺，拓宽了原料的使用范围，缓解原料资源日益紧张的趋势。同时结合余热发电技术，合理的利用旁路放风所带走的热量，在实现利用矿山废石的同时，将旁路放风所带走的余热回收并用于发电，可达到节能效果及最大经济效益。
关键词：水泥生产；旁路放风；碱含量；余热发电
1、概述
随着我国水泥工业的快速发展，水泥工业的原料资源日趋紧张、品位不断降低，能够用于生产高标准水泥熟料要求的低碱、低氯的优质原料越来越少。另一方面，随着我国综合国力的持续增强，建筑规模不断扩大，大型建筑对高标准水泥熟料的需求量越来越大。已有很多水泥企业受原料品质的制约，无法生产出高品质的水泥熟料，而高价购买优质原料又使产品无竞争力，面对市场束手无策。在这种情况下，研究利用高碱、高氯等劣质原料生产低碱、低氯高品质水泥熟料生产技术已是我国水泥行业的当务之急。使用一些含碱、氯、硫高的劣质原料生产优质熟料，不仅是社会发展对资源利用的要求，也是水泥技术和装备进步的体现。
2、矿山原料资源的困境分析
以某水泥厂为例介绍，其矿山经过多年开采，矿山的开采方式由原来的山坡露天开采转入凹陷露天开采。由于优质低碱矿体存于矿床最下层，难以单独开采，优质低碱石灰石不足，导致目前矿山开采严重失衡，矿山持续开采出现极大困难。在矿山实际开采过程中，个别夹石难以剔除，矿石贫化，矿石碱含量偏高。目前全矿保有的优质矿石严重不足，且被其他矿体占压难以揭露，按照现行石灰石控制指标要求，很难保证正常水泥生产石灰石供应，需外购优质石灰石搭配使用。为保证水泥生产持续稳定进行，如能对水泥生产工艺加以改进，适当放宽对石灰石中碱含量指标的控制，保证目前矿山的矿层能够单独开采使用，甚至搭配部分废石使用，矿山将逐步转入良性均衡发展轨道。而若放宽布堆石灰石碱含量指标，将带来熟料中碱含量的进一步提升，势必影响熟料28天强度，在坚守质量标准的前提下，反复经过研与论证，确认采用旁路放风技术可以使用高碱矿石原料配料并将生产出的熟料碱含量控制到合理范围。利用高碱矿石原料配料，则可实现矿山石灰石在缺乏优质石灰石状况下全部搭配使用，无须外购低碱石灰石，并适当利用部分废石，减少矿山排废石量，保障矿山持续运行，可延长矿山服务年限10年以上。
3、结皮机理分析[1]
在新型干法水泥生产中，窑内的物料碱成份在800℃以上开始挥发，在1300℃以上时未挥发的部分碱成份会留在窑内的熟料中。窑内挥发掉的碱成份到达预热器中温度较低区域时又会凝结在温度较低的生料中，生料经分解炉入窑后，生料中冷凝的碱在窑内再次挥发，所以由原料带入的碱、氯、硫化合物会在窑系统内部循环和富集且碱、氯、硫化合物浓度最高的部位通常位于窑尾烟室部分。若生料中的有害成分（碱、氯、硫）过高，会引起窑尾烟室、分解炉、分解炉出口废气预热器及预热器入窑的下料管等部位结皮堵塞，从而严重影响水泥窑窑的正常操作，更严重的是碱含量超标严重影响道路、建筑的使用寿命。采取适当的旁路放风措施是解决有害组分循环，降低熟料中有害组分切实可行的办法。
4、旁路放风方案
旁路放风所在位置引出的烟气温度高达1100℃，如不经处理而排掉既浪费能耗，又污染环境。合理的利用旁路放风所带走的热量，在实现调节水泥碱含量的同时，将旁路放风所带走的大量余热回收并用于发电，可达到节能效果及最大经济效益。
为了充分利用旁路放风的废气余热资源，需增设旁路放风锅炉及配套设施。主要工艺流程为：窑尾烟室→取风管道→混冷风装置→旁路放风余热锅炉→布袋收尘器→引风机→水泥窑分解炉，如图1所示。
图1：旁路放风系统工艺流程图
旁路放风的放风率一般为5%～30%，烟室取风温度约1100℃，经混冷风装置掺冷风至600℃以下进入旁路放风余热锅炉，锅炉经换热后生产的过热蒸汽送入汽轮机用于发电，旁路放风投入后余热发电能力可提高10%～20%。
窑尾旁路放风后，对熟料质量及产量的提高有重要促进作用，熟料碱含量可有较大幅度降低，熟料抗压强度（28天）提高（3天强度将略有降低），也同时可以达到解决窑炉结皮堵塞、改善窑运转状况的目的。
5、结论
（1）、当水泥窑采用的原料中碱含量高出正常控制的范围，要求降低熟料中碱含量时，设置旁路放风系统是最有效可行的方法。旁路放风系统将烟室处富集的有害组分抽出排掉，破坏了有害组分的循环富集，使熟料中碱含量能保持在合理的范围内。
（2）、利用旁路放风技术，可以充分利用低品质石灰石矿及废石原料，可拓宽原料的使用范围，降低原料成本，缓解原料资源日益紧张的趋势。
（3）、旁路放风系统可协同处理可燃固体废弃物，如生活垃圾、污泥、秸秆、废旧轮胎等，直接减少废弃物的排放，改善了大气环境。
（4）、利用水泥窑旁路放风废气余热进行发电，将废气温度大幅降低后排入大气，对削减周围环境的热污染将有明显效果，同时可减少水泥厂向电网的购电量，减少购电成本，有助于保证企业的正常运转，并减轻社会的供电压力。
参考文献：
[1] 彭学平，胡芝娟.水泥窑旁路放风的设置及其效果[J].水泥技术，2001，（6）：10
论文作者:刘炜明
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
标签：旁路论文; 熟料论文; 矿山论文; 水泥论文; 石灰石论文; 原料论文; 余热论文; 《基层建设》2019年第15期论文;