摘　要：本文針對(duì)劣質(zhì)煤的特點(diǎn)及其對(duì)干法水泥廠回轉(zhuǎn)窯煅燒的影響，介紹了煅燒劣質(zhì)煤的新型干法水泥廠優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例，闡述了劣質(zhì)煤煅燒水泥熟料，不僅可以大幅降低水泥生產(chǎn)成本，更具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　關(guān)鍵詞 ：高硫 ;劣質(zhì)煤;應(yīng)用

　　中圖分類號(hào)：H152.3 　　文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A　　文章編號(hào)：1000-8772(2013)19-0163-02

　　一、引言

　　隨著世界能源危機(jī)的來(lái)臨，眾多水泥企業(yè)均面臨煤炭資源供應(yīng)緊張、價(jià)格暴漲的危機(jī)和壓力。故而用劣質(zhì)原煤煅燒水泥熟料成為了水泥界重點(diǎn)研究的課題。本文主要闡述了筆者研究用劣質(zhì)高硫煤煅燒熟料方面的經(jīng)驗(yàn)實(shí)例，作一些探討供業(yè)內(nèi)人士參考，求同存異以共勉。

　　二、項(xiàng)目背景及主要工藝配置

　　近年來(lái)由于原煤市場(chǎng)供應(yīng)緊張，某公司為了最大限度地節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本，組織技術(shù)人員進(jìn)行考察、調(diào)研，通過(guò)可行性分析和論證并在1#窯上進(jìn)行了工業(yè)試生產(chǎn)，取得了重大成功和突破，現(xiàn)已推廣使用。下面以1#窯為例進(jìn)行說(shuō)明，1#窯的主機(jī)設(shè)備配置見(jiàn)表1所示。

　　表1　1#窯的主機(jī)設(shè)備配置

　　序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格性能

　　1預(yù)熱器分解爐系統(tǒng)雙系列五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器 / TDF型分解爐￠5600mm

　　2回轉(zhuǎn)窯￠4*60M / 三檔支承

　　3篦冷機(jī)TC1164 型

　　4高溫風(fēng)機(jī)540000m3/h / 7500Pa

　　5窯頭引風(fēng)機(jī)414000m3/h / 1592Pa

　　6燃燒器丹麥.斯密史 / Duoflex 型

　　三、燃料特性

　　高硫劣質(zhì)原煤主要來(lái)自內(nèi)蒙古烏達(dá)礦區(qū)、其質(zhì)量情況及特性見(jiàn)表2和表3。

　　由表可知：此煤的揮發(fā)份偏低。據(jù)有關(guān)資料介紹揮發(fā)份≥25%煙煤著火溫度一般在500—600℃，易著火且火焰相對(duì)穩(wěn)定;揮發(fā)份<25%煙煤著火溫度一般為700—800℃，所以此煤的著火點(diǎn)偏高、起火慢、燃盡率低、燃燒穩(wěn)定性較差。

　　表2　煙煤的工業(yè)分析

　　名 稱WyMad / %A ad / %V ad / %FC ad / %QyDW (KJ/Kg )焦渣特性

　　高硫煤6.312.1232.6520.7844.4520079.272

　　表3　煙煤化學(xué)分析

　　名 稱SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OSO3SO3控制指標(biāo)

　　高硫煤50.7836.645.023.480.830.520.214.80≤6.0%

　　四、工業(yè)試驗(yàn)方案

　　根據(jù)高硫劣質(zhì)煤的特性，工業(yè)試生產(chǎn)分兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段：高硫劣質(zhì)原煤和鄂爾多斯優(yōu)質(zhì)原煤按1:1搭配使用、預(yù)配混合煤;第二階段單獨(dú)使用高硫劣質(zhì)煤煅燒，熟料的三率值控制如下：

　　KH：0.890±0.02 SM：2.4±0.1 AM：1.6±0.1。

　　五、生產(chǎn)試驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題

　　當(dāng)生產(chǎn)試驗(yàn)過(guò)渡到第二階段后窯況開始惡化，窯臺(tái)時(shí)產(chǎn)量下降，熟料出現(xiàn)生燒料、游離鈣跑高，工藝事故頻發(fā)，質(zhì)量大幅度下滑。其主要問(wèn)題是：

　　1.窯尾煙室、分解爐縮口 、五級(jí)下料管等結(jié)皮嚴(yán)重。

　　2.分解爐時(shí)有塌料現(xiàn)象。

　　3.窯內(nèi)結(jié)蛋頻繁。

　　六、成因分析與探討

　　針對(duì)上述存在的問(wèn)題、結(jié)合數(shù)據(jù)分析我們認(rèn)為：

　　1.煤的揮發(fā)分偏低，灰份較高，導(dǎo)致窯前火焰燃燒速度慢、熱力強(qiáng)度低、火焰不集中，煅燒質(zhì)量差。

　　2.由于窯前溫度低，操作上習(xí)慣控制較高的尾溫，同時(shí)由于分解爐用煤過(guò)剩、煤質(zhì)較差，導(dǎo)致部分未燃盡的煤粒隨煙氣上升進(jìn)入C5內(nèi)發(fā)生二次燃燒，溫度倒掛導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)皮堵料。這一點(diǎn)從現(xiàn)場(chǎng)清捅結(jié)皮時(shí)看到“明火星”可以得到證實(shí)。

　　3.煤粒燃盡的時(shí)間與煤粉的細(xì)度、水分、反應(yīng)溫度、過(guò)剩空氣量有較大的關(guān)系，在條件相同時(shí)理論上劣質(zhì)煤的燃盡時(shí)間大約是普通煙煤的1.5倍。由于煤粉的燃燒速度慢、黑火頭長(zhǎng)，部分煤粒被拉到窯后燃燒，易產(chǎn)生局部高溫、煤灰集中沉降，特別是灰分高、硫分高的煤粉液相量大，液相過(guò)早出現(xiàn)導(dǎo)致結(jié)蛋。

　　4.煤粉中的硫含量偏高，在物料分解反應(yīng)過(guò)程中煤粉燃燒時(shí)所生成的SO2與堿性氧化物作用生成硫酸鹽。在還原氣氛下，部分硫酸鹽分解再次生成SO2與堿性氧化物反應(yīng)生成復(fù)合硫酸鹽，從而形成硫的內(nèi)循環(huán)，未被分解的硫酸鹽從熟料中帶出，過(guò)剩的硫則與氧化鈣反應(yīng)生成易揮發(fā)分解的無(wú)水石膏。煤粉中的硫分越高則意味著在循環(huán)過(guò)程中過(guò)剩的硫越多，則硫的揮發(fā)量也愈多，越易形成結(jié)皮、導(dǎo)致堵料、結(jié)大蛋等工藝事故的發(fā)生。理論上硫堿比越大、硫的揮發(fā)系數(shù)也愈高。同時(shí)硫的揮發(fā)系數(shù)隨窯內(nèi)氧氣含量的降低而增加。當(dāng)煤粉燃燒不完全時(shí)，還原氣氛越加劇，越易揮發(fā)。窯尾煙室結(jié)皮化學(xué)成分見(jiàn)表4。

　　5.煤粉的燃燒速度慢，在爐內(nèi)燃燒不均勻、氣固三維流場(chǎng)波動(dòng)大易導(dǎo)致局部氣固分離“斷路”而產(chǎn)生塌料;同時(shí)為了強(qiáng)化窯內(nèi)通風(fēng)，系統(tǒng)拉風(fēng)偏大也易引發(fā)小股塌料。

　　表4 　煙室結(jié)皮的化學(xué)成分

　　名 稱SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OSO3Cl-S/Rloss

　　煙室結(jié)皮13.594.382.4748.491.504.450.7418.720.6224.891.70

　　七、采取的技術(shù)措施

　　1.降低硫的揮發(fā)。具體措施為：通過(guò)調(diào)節(jié)三次風(fēng)閘板(向下閘入15mm)，強(qiáng)化窯內(nèi)通風(fēng)，保證燃燒動(dòng)力，抑制還原氣氛。

　　2.提高煤粉的制備質(zhì)量，降低煤粉的細(xì)度，保證煤粉的燃燒效率和燃盡率。過(guò)程煤粉的細(xì)度按照煤粉的揮發(fā)份來(lái)控制出磨煤粉的篩余細(xì)度，參照公式如下： K≤(0.9-0.001Aad)*(4+0.5Vad)。

　　3.調(diào)整配料方案，提高熟料的KH：0.910±0.02煅燒，提高料子的耐火性。

　　4.增加出磨生料的分散度，控制出磨生料0.08 mm篩余細(xì)度小于15.0%。

　　5.在分解爐五級(jí)下料管、縮口膨脹節(jié)下、窯尾煙室斜坡等結(jié)皮嚴(yán)重的部位加裝空氣炮，定時(shí)循環(huán)清吹(每間隔5分鐘清吹一次)。

　　6.在結(jié)皮嚴(yán)重的部位采用抗結(jié)皮700NH-10澆注料。

　　7.降低熟料中硫堿比≤0.6，減少過(guò)剩硫的循環(huán)結(jié)皮。

　　8.提高窯速、實(shí)現(xiàn)“薄料快轉(zhuǎn)”。

　　9.通過(guò)自動(dòng)均化布煤、延長(zhǎng)煤堆長(zhǎng)度、增加布煤層數(shù)來(lái)提高煤粉質(zhì)量的均勻性和穩(wěn)定性。

　　通過(guò)采取有效措施窯況好轉(zhuǎn)，生產(chǎn)日趨正常。具體調(diào)整前后各項(xiàng)參數(shù)及質(zhì)量指標(biāo)對(duì)照見(jiàn)表5。

　　表5 　技術(shù)指標(biāo)對(duì)照表

　　對(duì)比項(xiàng)出磨生料細(xì)度出磨生料KH值硫堿比窯 速分解率28d熟料強(qiáng)度

　　調(diào)整前≤12.0%KH：0.890±0.020.823.2 r/min≤95%≥56.5

　　調(diào)整后≤15.0%KH：0.910±0.020.453.8 r/min≤90%≥56.8

　　八、 效益分析

　　1.經(jīng)濟(jì)效益顯著

　　用高硫煤煅燒熟料易燒性得到明顯的改善，窯臺(tái)時(shí)產(chǎn)量平均提高1.5t/h;同時(shí)燒成標(biāo)煤耗相對(duì)下降了3.5Kg/t ，若熟料產(chǎn)能按450萬(wàn)噸/年計(jì)算，則平均每年可節(jié)約原煤1.6萬(wàn)噸、相當(dāng)于節(jié)約資金1120萬(wàn)元多，若四條生產(chǎn)線全部用高硫煤代替普通煙煤煅燒熟料，則每噸高硫煤購(gòu)進(jìn)價(jià)格比普通煙煤低250元/噸，相當(dāng)于年節(jié)約資金12500萬(wàn)元. 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表6。

　　表6 　經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)照表

　　項(xiàng) 目原煤價(jià)格 / 元/噸窯臺(tái)時(shí)產(chǎn)量 /

　　噸/小時(shí)燒成標(biāo)煤耗 /千克/噸

　　用普通煙煤700118112.2

　　用高硫煤450119.5108.7

　　2.社會(huì)效益顯著

　　用高硫煤煅燒熟料環(huán)保性好，符合國(guó)家節(jié)能減排、資源綜合利用的稅收優(yōu)惠政策。

　　九、生產(chǎn)結(jié)論

　　通過(guò)采取必要的技術(shù)措施和工藝調(diào)整，高硫劣質(zhì)煤煅燒熟料成為該公司節(jié)能減排的一大亮點(diǎn)，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

　　用高硫劣質(zhì)煤煅燒生產(chǎn)水泥熟料利于生態(tài)建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展，是切實(shí)可行的節(jié)能降耗、變廢為寶的推廣項(xiàng)目。