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危废处置对水泥窑预热器下料管结皮的影响及其预防措施

文档作者：胡伟1 顾快1 张广義2 文档来源： 1.浙江南方水泥有限公司 2.天津金隅振兴环保科技有限公司		点击数：	更新时间： 2024年02月21日
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2019.2 CHINA CEMENT 97
危废处置对水泥窑预热器下料管
结皮的影响及其预防措施
胡　伟1，顾　快1，张广義2
（1.浙江南方水泥有限公司，浙江 杭州 311121；2.天津金隅振兴环保科技有限公司，天津 300400）
0　引　言
水泥窑协同处置废弃物简单来说就是指水泥窑在生
产水泥熟料的同时，利用水泥窑高温煅烧的特性，消纳、
处理城市垃圾、城市污泥、有毒有害及危险废弃物以及部
分其它工业废弃物。
比起传统危废处置，有资料表明，水泥窑协同处置危
废的投资约为专业焚烧炉投资的1/3～1/5，且水泥企业危
废处置可获得很可观的经济收入，具有很强的成本优势。
另外水泥窑协同处置焚烧彻底，污染小，没有新生危险废
物，同样具有很强的环境优势。研究表明，水泥窑的焚烧
工艺和结构可以彻底分解各种难降解的有机物，各类重金
属也可以稳定地烧结到熟料中，同时由于水泥窑筒体长、
斜度小、旋转速度小等特点，可以让危废在窑内停留时间
超过30min，气体停留时间>6s，可以有效遏制二噁英的产
生。但危废成分复杂，尤其是其中的重金属、硫、氯离子
等有害成分对水泥窑工艺和设备产生不良影响，一定程
度上限制了水泥窑协同处置危废的类别和掺加量[1]。
杭州山亚南方水泥有限公司有一条5 000t/d新型干
法生产线，是浙江南方水泥有限公司旗下重点水泥企业
之一，作为浙江南方第一批水泥窑协同处置危废的企业，
2016年通过引进有资质的合作方共同开展水泥窑协同处
置项目，经过近几年危废处置的研究和摸索，取得了一些
成绩。
本文从危废、生熟料和结皮样的化学成分分析，以及
采取预防措施前后预热器下料管结皮的对比情况作一个
简单分析，分享危废处置的一些经验和心得体会。
1　结皮机理和危害
结皮是指用于生产水泥的生料粉和窑气内有害成
分所形成的粘附在系统内壁的硬度不一的块状物。水泥
窑协同处置过程中造成预热器结皮堵塞的原因很多，然
而危废中硫、氯等挥发性物质在水泥窑内循环富集，在
窑尾预分解系统冷却融结而引起的结皮堵塞是企业需
重点关注的难题。一般认为，结皮物质是由硫、氯等元
素在高温条件下形成的Ca10（SiO4）3（SO4）3Cl2等多组
分低共熔物，它们与窑尾预分解系统的粉尘混合在一起
后，在表面张力作用下熔融粘结形成大量块状、硬度不
一的结皮物质[2]。
结皮的危害主要体现在窑预分解系统不同位置形成
的硬度不一的结皮物质，轻者增加系统阻力，影响窑系统
通风，影响熟料煅烧质量和台时产量，重者可能发生预热
器堵塞，导致窑停机停产。
摘　要：当今环保政策形势下，危废处置已发展成为水泥企业转型升级和重要的经济增长点之一。有研究
表明，危废中硫、氯离子和碱含量是对预热器结皮影响最大的有害成分。本文通过对预热器下料管结皮的
化学成分检测和对比分析，探讨了危废中主要的有害成分对预热器下料管结皮的影响。通过实际生产中新型
抗结皮浇注料的使用，可以显著减少预热器下料管结皮，在确保水泥窑连续正常生产的同时，稳定提高危废
处置量，提升企业经济效益。
关键词：危废处置；预热器结皮；抗结皮浇注料
中图分类号：TQ172.625.2　　文献标识码：B　　文章编号：1671－8321（2019）02－0097－03
98 中国水泥 2019.2
生产技术Technology
2 预热器结皮分析
企业自处置危废以来，预热器四、五级下料管结皮同
比以往严重很多。回转窑连续运转2个月以上，下料管结皮
厚度就有10cm，2017年上半年还曾发生下料管堵料事故。
表1数据说明，所检测的结皮样中氯离子和碱含量均
远高于正常熟料样，尤其是氯离子，可以看出入窑物料硫、
氯离子和碱含量的高低对预热器结皮有着直接的影响。
企业生料配料采用的是石灰石、砂页岩和铁渣四组
份配料，四种原料化学成分及进厂危废化学成分检测结
果见表2。
表2可以看出，进厂危废的硫元素和氯离子含量远高于
石灰石、砂岩、页岩和铁渣。对预热器结皮影响较大的硫元
素和氯离子主要来源于进厂危废。从源头控制危废的硫元
素和氯离子进厂含量可以有效预防预热器结皮的形成。
企业自2016年处置危废以来，逐步形成了一套完善
的进厂危废验收标准，其中进厂内控限制SO3≤15%、Cl-
≤2.5%。但在实际进厂危废验收过程中由于产废单位工艺
变化等原因部分进厂的危废硫、氯含量仍会超过企业内控
限值，企业在考虑均化后满足处置要求以及稳定处置量的
情况下，会采取让步接收的措施，处置过程中预热器下料
管存在潜在的结皮加厚风险。
另外，在水泥行业市场低迷，危废处置
收益可观的形势下，企业会采取多种措施稳
定提高危废掺加量，处置更多的危废，获取
更大的经济效益。2017年杭州山亚南方水泥
上半年累计处置危废2.04万吨，处置类别主
要有H17表面处置废物、H18焚烧处置残渣
等，危废处置为企业创造收益800余万元，效
益可观。因此，企业积极研究摸索并采取一
系列措施减少预热器结皮，确保窑系统连续
高质高产运行。
3 预热器结皮的预防措施
3.1　使用新型抗结皮浇注料
2017年8月停窑检修期间，企业更换预
热器C4、C5级筒下料管浇注料时，使用某公
司生产的新型抗结皮浇注料，到11月13日停
窑时观察，更换新型抗结皮浇注料的C4A、
C5B下料管结皮在2cm左右，未更换浇注料的
C4B、C5A下料管结皮在10cm左右，对比之下
结皮厚度减少了8cm之多，见表3。
表1　预热器结皮样化学分析结果（%）
项目SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Cl- K2O Na2O
1号结皮10.50 3.57 2.38 26.20 0.84 0.25 19.637 2.20 0.37
2号结皮6.43 1.92 1.18 25.27 0.84 0.22 23.455 1.65 0.21
3号结皮9.33 2.78 1.85 43.19 0.74 0.23 11.508 2.50 0.34
表2　生料原料和进厂危废化学分析结果（%）
成分LOI SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Cl- K2O Na2O
石灰石41.09 6.34 0.99 0.50 49.27 1.00 0.04 0.007 0.15 0.10
砂岩4.95 7.51 12.87 4.51 1.16 1.14 0.04 0.005 2.93 0.70
页岩5.43 64.49 15.17 6.64 1.27 2.03 0.05 0.008 3.87 0.63
铁渣-4.76 26.64 6.14 61.30 2.03 5.01 0.26 0.009 1.18 0.45
危废- 31.69 14.04 19.24 16.80 3.71 5.14 1.367 2.42 1.35
注：危废检测结果为平均值。
表3　预热器C4B和C4A下料管结皮化学分析结果（%）
结皮样品名SO3 Cl- R2O LOI SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO
C4B
下料管
外侧0.41 25.269 4.24 25.02 7.61 2.46 1.54 18.45 0.71
中部0.45 26.245 4.39 16.14 9.03 3.09 1.33 17.49 0.65
内侧0.55 19.554 4.50 19.63 9.41 2.64 1.87 25.75 0.89
C4A
下料管
外侧0.31 9.925 4.62 28.65 11.92 2.60 2.24 40.91 1.51
中部0.28 10.470 5.08 29.55 11.97 2.89 2.13 38.66 0.87
内侧0.37 13.023 4.79 26.11 11.10 2.73 2.05 35.35 0.73
注：C4A使用了新型抗结皮浇注料，C4B仍使用原浇注料。
使用新型抗结皮浇注料后，下料管结皮处SO3、Cl-含
量明显减少，尤其是对Cl-的吸附。
3.2　下料管安装空气炮
企业在预热器C5级下料管的管道两侧各增加4个助流
孔，采用电磁阀控制，在C5级翻板阀上部一米位置增加一
个空气炮，自动循环控制。增加助流装置及空气炮后，C5
级下料管基本不结料，日常巡检中翻板阀灵活，截至目前，
预热器未出现C5级下料管堵料现象，窑运行情况良好。
3.3　完善基础管理
建议企业加强热生料硫、氯离子、碱含量的检测，同
时可以考虑将预热器C4、C5级筒下料管温度检测纳入日常
巡检管理以及窑中控台账中，通过观察和对比尝试逐步
建立一个有害成分含量、预热器下料管温度的关系图，摸
索出适合自身的硫、氯离子含量控制范围。在结皮可控范
围内可以适当提高危废处置量，反之超出控制范围则减
少危废处置量。
4 总　结
危废处置作为近期水泥企业非常关注的项目，在带
来高收益的同时也伴随着高风险，尤其是危废处置导致
2019.2 CHINA CEMENT 99
Equipment 技术装备
的预热器结皮堵料。从上述企业危废处置简介和危废有
害成分检测以及预热器下料管采取预防措施前后结皮厚
度的对比情况分析总结，我们可以得出：
（1）危废处置可以给企业带来很好的经济效益。在
国家政策以及环保压力下，特别是在水泥行业形势不好
的情况下，危废处置的收益决定其必然成为水泥企业转
型升级的发展趋势之一。
（2）危废处置带来经济效益的同时，由于危废较其
它原材料含有大量硫、氯离子、碱含量等有害成分，是加
重窑系统结皮的主要原因之一，影响窑系统的通风和煅
烧，严重时会导致窑台时产量下降甚至停机停产，给企业
带来严重的经济损失。
（3）通过使用新型抗结皮浇注料以及空气炮等助流
装置，可以有效减少预热器下料管结皮厚度，避免危废
处置导致的预热器堵料事故发生。
（4）危废处置需作好基础数据的积累和总结分析。比如
加强进厂危废有害成分检测和验收，增加热生料硫、氯检测
频次，关注巡检过程中预热器下料管温度等基础工作，也是
预防预热器结皮、避免发生生产事故的有效措施之一。
参考文献：
[1]蒋明麟，我国水泥工业“协同处置”废弃物现状及和未来发展的政
策建议[J].中国水泥，2012，（12）.
[2]陈应强，冯华军，等.硫、氯、碱金属元素对工业固废水泥资源化利用
的影响及控制技术[J].科技通报，2012，（7）.
耐高温重型板式给料机主轴装置设计
韩小秋1，张美艳2
（1.沈阳新松机器人自动化股份有限公司，辽宁 沈阳 110168）
（2.沈阳东北电力调节技术有限公司，辽宁 沈阳 110179）
0　前　言
本重型板式给料机为我公司为国内某烧结厂 460m2
环保环冷机工程提供的一种配套设备，运送物料为热烧
结矿，小时处理量为880t，给料温度为750℃～850℃。以
往重板产品通常工作于常温状态，驱动主轴与链轮、支承
轮间为胀套联接。胀套联接易于装拆更换，定心性好，使
用维修方便。由于材料的热胀冷缩作用，在高温条件下会
使主轴与链轮间的缝隙过大，超出胀套的最大胀紧量，
使得胀套联接失效。
1　问题分析
分析重板使用条件，运送的烧结矿为750℃～850℃，
经过运输段鼓风机冷风冷却，到达主轴卸料部位时物料
温度为400℃～500℃，故无法采用胀套联接型式。经分
析，运送物料时主轴链轮所受轴向力可忽略，主要承受径
向力。为保证承载较大径向载荷时的可靠联接，本主轴装
置在驱动主轴和链轮、支撑轮间采用了键联接。键联接可
用于高温条件，联接可靠，装卸方便，加工成本低。通过
采用键联接，本重型板式给料机可有效满足运行现场的
高温条件，保证主机使用性能。
2　方案技术原理及理论依据
受用户使用现场高温条件的限制，本设备主轴装置
改变以往设计型式，将驱动主轴与主动链轮、支承轮间的
胀套联接改为键联接，可有效克服现场的高温条件，确保
设备的平稳运行。
在采用键联接型式时，为确保联接可靠及链轮、支撑
轮的轴向固定，需对各件的受力情况进行分析。经分析计
中图分类号：TH237　　文献标识码：B　　文章编号：1671－8321（2019）02－0099－02
摘　要：阐述板式给料机主轴链轮传统胀套连接方式在高温条件下应用出现的问题，通过问题分析，设计
了一种耐高温主轴装置，通过实际应用，达到了良好的效果。
关键词：板式给料机；烧结；耐高温；主轴装置

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