摘 要：为了响应国家双碳目标战略管理，助力公司碳减排工作，节约资源，降低成本，减少水泥生产过程对传统化石燃料的消耗，采用废纺作分解炉替代燃料。实践证明：废纺作替代分解炉部分燃料，对回转窑热工制度影响小，窑运行稳定，质量波动较小；但简易的应用设施影响废纺料掺入比率。进一步提升燃料替代率不仅需要对简易设施进行优化，还需增加旁路放风设施和配套预燃炉。
0 引言
我公司2500t/d预分解窑水泥熟料生产线位于海拔高度1860m，该窑配置带加长鹅颈管的管道在线炉（洪堡型）。2022年9月对预热器、篦冷机进行优化改造后，能耗指标达到《水泥单位产品能源消耗限额》（GB16780-2021）标准要求，但指标水平相对较差，熟料碳排放强度较高，煤耗指标相对落后。为降低碳排放强度指标和降低水泥熟料制造成本，开始积极探索和试用替代燃料。《企业温室气体排放核算与报告指南水泥行业》指出，废纺作为替代燃料在熟料生产中用作热源以替代传统化石燃料燃烧所产生的碳排放量不纳入核算边界，据此公司决定试用废纺部分替代分解炉燃料。
01 废纺的基本性能
废纺的主要成分是纺织厂的落棉、零碎的纱线和布条，以及极少数废塑料物等，化学成分和工业分析分别见表1和表2所示，进厂单价400～600元/t，并且市场供应量充足。从表2可知，废纺的挥发分含量较高，灰分含量低，且含水率在15%以内，具有良好的燃烧性能。由于废纺堆积密度低，比重小，在分解炉可悬浮燃烧。但废纺中的Cl-含量较生料略高，会限制替代比率的提升。为便于比较，公司正常使用的烟煤也列于表1。

表1 废纺工业分析

表2 废纺干基灰化学分析

02 技术方案
公司根据本地区行业的当前形势，以投资少、工期短、见效快为原则，拟定了废纺作分解炉部分替代燃料的应用流程，见图1所示。从图1可知整个流程涉及废纺的搬运、吊运、输送、打散、储存、计量、喂入等功能，具体包括进厂废纺材料临时储存堆棚、进厂废纺材料卸车专用叉车、搬运专用叉车、吊运输送行车、输送打散装置、临时储存小仓、喂料及锁风等设施，具体见表3所示。关于废纺入炉我们考虑了如下因素：
（1）为了使废纺燃烧速度快，燃尽率高，将入炉位置选择在分解炉锥部三次风管入口偏上的位置，确保氧气充足；
（2）为了使废纺入炉顺畅，喂入管道设计直径为600mm，溜管与分解炉筒壁夹角呈30°。

图1 废纺应用工艺流程

表3 废纺应用设备配置表

03 试用期间存在的问题
（1）进厂废纺成块状或条状，粒度<100mm，捆成方形，没有密封外包装，卸车和搬运过程中有撒落，现场环境脏、乱、差，存在无组织排放。
（2）废纺粒度不均齐，偶尔有长条状废物或者其他玩具塑料等掺入，容易在输送皮带与打散机连接点、暂存小仓锥部和分解炉入口位置造成卡堵、下料不畅的现象，会加剧分解炉入口处漏风。
（3）因掺入废纺后，分解炉用煤有所减少，分解炉出口负压相比下降100～200Pa，煤粉燃烧效率和系统热工制度均有变化，C₅筒下料管温度下降10～20℃。
（4）废纺入炉后，炉内燃烧条件发生变化，密尾废气NOx监测数据存在波动且有上升趋势。
（5）废纺掺入量不均匀，致使预热预分解系统负压和温度不稳，影响熟料产质量。
（6）废纺投入量大时，熟料中氯离子含量有增加现象。
（7）安全风险：废纺材料的成分主要是天然纤维（如棉、麻）、合成纤维（如聚酯、尼龙）以及各种染料等，具有质地轻、空隙率大、燃烧传播速度快等特点，日常运输、储存和使用火灾风险较高，临时储存堆码高会存在坍塌风险，卸车和搬运过程使用叉车存在车辆伤害风险，另外废纺成分复杂，易滋生细菌和霉菌及产生异味，使用过程中入员接触可能引发职业病风险。
04 优化措施及效果
4.1 优化措施
（1）与供应商沟通协调，进厂废纺经撕碎处理后全部用有吊带的编织袋进行密封打包运输进厂，杜绝运输过程、卸车搬运过程、临时储存过程造成环境污染。
（2）输送过程易卡堵，我们在相应位置采取如下措施：①现场安装实时监控，优化操作，输送皮带改为变频调速，根据打散速度和状况及时调整进料量;②仓内安装实时监控，仓锥部安装搅拌或喷吹装置，发现卡堵及时搅拌或者喷吹清理；③优化下料管结构，确保管内壁光滑，并呈轻度喇叭形，外部增加喷吹设备，及时喷吹清理；④强化责任落实，提升中控与现场工作效率、紧密配合，避免漏风。
（3）中控窑操作员严格遵循窑热工制度，保证系统稳定，分解炉出口负压控制在1000～1200Pa，较使用废纺前提升150～200Pa。依实际情况，参照分解炉出口负压和尾排进口负压的变化，可以适当增加高温风机转速10～20r/min；烧废纺时，C₅落料温度相比提高15℃±5℃，控制在885℃±10℃。
（4）精准控制窑尾脱硝，加强对脱硝控制系统的维护，并对氨水泵、氨水喷枪雾化效果、阀门进行精准调节控制，加强NOx上下值和氨水泵运行速率的控制，防止NOx排放超标，氨水用量上升0.1～0.15m3/h。
（5）出现预热器负压和温度波动大时，中控窑操作员及时减少或停止废纺喂料并通知现场，调整系统热工制度；及时优化调整配料方案，弱化对熟料质量的影响。
（6）加强熟料质量监控，发现熟料Cl⁻含量有上升超标趋势（熟料中Cl-含量检测接近0.06%），调整控制减少废纺喂入量（合理范围：10%～15%），熟料Cl⁻含量随之下降。

（7）加强安全风险防范。

表4 废纺使用前后熟料率值和强度对比表

4.2 生产效果

采取上述措施后，在系统稳定运行时废纺替代分解炉燃煤的比率在10%以上，熟料化学分析和物理性能正常。使用前后熟料率值和强度对比见表4所示。

05 结束语
公司采用废纺作分解炉替代燃料的实践证明，只要技术措施恰当，管理到位，在一定替代量下，该应用对回转窑热工制度影响小，质量波动较小，密运行较稳定。但简易的应用设施和废纺中CI的存在限制了废纺掺入比率的提升，建议采用多相态SPF阶梯式推动焚烧炉处理工艺，设置旁路放风系统，以实现分解炉燃煤的大比例替代。
有关本文：
作者：袁富生¹、李 良¹、李永良²、谢丽珊²、太坤林²
单位：云南远东水泥有限责任公司、丽江古城西南水泥有限公司
来源：《新世纪水泥导报》