论高硫劣质煤在水泥生产应用情况

　　摘　要：本文针对劣质煤的特点及其对干法水泥厂回转窑煅烧的影响，介绍了煅烧劣质煤的新型干法水泥厂优化设计及应用实例，阐述了劣质煤煅烧水泥熟料，不仅可以大幅降低水泥生产成本，更具有广阔的应用前景。

　　关键词 ：高硫 ;劣质煤;应用

　　中图分类号：H152.3 　　文献标志码：A　　文章编号：1000-8772(2013)19-0163-02

　　一、引言

　　随着世界能源危机的来临，众多水泥企业均面临煤炭资源供应紧张、价格暴涨的危机和压力。故而用劣质原煤煅烧水泥熟料成为了水泥界重点研究的课题。本文主要阐述了笔者研究用劣质高硫煤煅烧熟料方面的经验实例，作一些探讨供业内人士参考，求同存异以共勉。

　　二、项目背景及主要工艺配置

　　近年来由于原煤市场供应紧张，某公司为了最大限度地节能降耗、降低生产成本，组织技术人员进行考察、调研，通过可行性分析和论证并在1#窑上进行了工业试生产，取得了重大成功和突破，现已推广使用。下面以1#窑为例进行说明，1#窑的主机设备配置见表1所示。

　　表1　1#窑的主机设备配置

　　序号设备名称规格性能

　　1预热器分解炉系统双系列五级旋风预热器 / TDF型分解炉￠5600mm

　　2回转窑￠4*60M / 三档支承

　　3篦冷机TC1164 型

　　4高温风机540000m3/h / 7500Pa

　　5窑头引风机414000m3/h / 1592Pa

　　6燃烧器丹麦.斯密史 / Duoflex 型

　　三、燃料特性

　　高硫劣质原煤主要来自内蒙古乌达矿区、其质量情况及特性见表2和表3。

　　由表可知：此煤的挥发份偏低。据有关资料介绍挥发份≥25%烟煤着火温度一般在500—600℃，易着火且火焰相对稳定;挥发份<25%烟煤着火温度一般为700—800℃，所以此煤的着火点偏高、起火慢、燃尽率低、燃烧稳定性较差。

　　表2　烟煤的工业分析

　　名 称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　烟煤化学分析

　　名 称SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OSO3SO3控制指标

　　高硫煤50.7836.645.023.480.830.520.214.80≤6.0%

　　四、工业试验方案

　　根据高硫劣质煤的特性，工业试生产分两个阶段进行。第一阶段：高硫劣质原煤和鄂尔多斯优质原煤按1:1搭配使用、预配混合煤;第二阶段单独使用高硫劣质煤煅烧，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、生产试验中出现的问题

　　当生产试验过渡到第二阶段后窑况开始恶化，窑台时产量下降，熟料出现生烧料、游离钙跑高，工艺事故频发，质量大幅度下滑。其主要问题是：

　　1.窑尾烟室、分解炉缩口 、五级下料管等结皮严重。

　　2.分解炉时有塌料现象。

　　3.窑内结蛋频繁。

　　六、成因分析与探讨

　　针对上述存在的问题、结合数据分析我们认为：

　　1.煤的挥发分偏低，灰份较高，导致窑前火焰燃烧速度慢、热力强度低、火焰不集中，煅烧质量差。

　　2.由于窑前温度低，操作上习惯控制较高的尾温，同时由于分解炉用煤过剩、煤质较差，导致部分未燃尽的煤粒随烟气上升进入C5内发生二次燃烧，温度倒挂导致系统结皮堵料。这一点从现场清捅结皮时看到“明火星”可以得到证实。

　　3.煤粒燃尽的时间与煤粉的细度、水分、反应温度、过剩空气量有较大的关系，在条件相同时理论上劣质煤的燃尽时间大约是普通烟煤的1.5倍。由于煤粉的燃烧速度慢、黑火头长，部分煤粒被拉到窑后燃烧，易产生局部高温、煤灰集中沉降，特别是灰分高、硫分高的煤粉液相量大，液相过早出现导致结蛋。

　　4.煤粉中的硫含量偏高，在物料分解反应过程中煤粉燃烧时所生成的SO2与碱性氧化物作用生成硫酸盐。在还原气氛下，部分硫酸盐分解再次生成SO2与碱性氧化物反应生成复合硫酸盐，从而形成硫的内循环，未被分解的硫酸盐从熟料中带出，过剩的硫则与氧化钙反应生成易挥发分解的无水石膏。煤粉中的硫分越高则意味着在循环过程中过剩的硫越多，则硫的挥发量也愈多，越易形成结皮、导致堵料、结大蛋等工艺事故的发生。理论上硫碱比越大、硫的挥发系数也愈高。同时硫的挥发系数随窑内氧气含量的降低而增加。当煤粉燃烧不完全时，还原气氛越加剧，越易挥发。窑尾烟室结皮化学成分见表4。

　　5.煤粉的燃烧速度慢，在炉内燃烧不均匀、气固三维流场波动大易导致局部气固分离“断路”而产生塌料;同时为了强化窑内通风，系统拉风偏大也易引发小股塌料。

　　表4 　烟室结皮的化学成分

　　名 称SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OSO3Cl-S/Rloss

　　烟室结皮13.594.382.4748.491.504.450.7418.720.6224.891.70

　　七、采取的技术措施

　　1.降低硫的挥发。具体措施为：通过调节三次风闸板(向下闸入15mm)，强化窑内通风，保证燃烧动力，抑制还原气氛。

　　2.提高煤粉的制备质量，降低煤粉的细度，保证煤粉的燃烧效率和燃尽率。过程煤粉的细度按照煤粉的挥发份来控制出磨煤粉的筛余细度，参照公式如下： K≤(0.9-0.001Aad)*(4+0.5Vad)。

　　3.调整配料方案，提高熟料的KH：0.910±0.02煅烧，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筛余细度小于15.0%。

　　5.在分解炉五级下料管、缩口膨胀节下、窑尾烟室斜坡等结皮严重的部位加装空气炮，定时循环清吹(每间隔5分钟清吹一次)。

　　6.在结皮严重的部位采用抗结皮700NH-10浇注料。

　　7.降低熟料中硫碱比≤0.6，减少过剩硫的循环结皮。

　　8.提高窑速、实现“薄料快转”。

　　9.通过自动均化布煤、延长煤堆长度、增加布煤层数来提高煤粉质量的均匀性和稳定性。

　　通过采取有效措施窑况好转，生产日趋正常。具体调整前后各项参数及质量指标对照见表5。

　　表5 　技术指标对照表

　　对比项出磨生料细度出磨生料KH值硫碱比窑 速分解率28d熟料强度

　　调整前≤12.0%KH：0.890±0.020.823.2 r/min≤95%≥56.5

　　调整后≤15.0%KH：0.910±0.020.453.8 r/min≤90%≥56.8

　　八、 效益分析

　　1.经济效益显著

　　用高硫煤煅烧熟料易烧性得到明显的改善，窑台时产量平均提高1.5t/h;同时烧成标煤耗相对下降了3.5Kg/t ，若熟料产能按450万吨/年计算，则平均每年可节约原煤1.6万吨、相当于节约资金1120万元多，若四条生产线全部用高硫煤代替普通烟煤煅烧熟料，则每吨高硫煤购进价格比普通烟煤低250元/吨，相当于年节约资金12500万元. 经济指标见表6。

　　表6 　经济指标对照表

　　项 目原煤价格 / 元/吨窑台时产量 /

　　吨/小时烧成标煤耗 /千克/吨

　　用普通烟煤700118112.2

　　用高硫煤450119.5108.7

　　2.社会效益显著

　　用高硫煤煅烧熟料环保性好，符合国家节能减排、资源综合利用的税收优惠政策。

　　九、生产结论

　　通过采取必要的技术措施和工艺调整，高硫劣质煤煅烧熟料成为该公司节能减排的一大亮点，取得了良好的社会效益和经济效益。

　　用高硫劣质煤煅烧生产水泥熟料利于生态建设和可持续发展，是切实可行的节能降耗、变废为宝的推广项目。

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文章名称： 论高硫劣质煤在水泥生产应用情况

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