【正文】 泥廠煤的工業(yè)分析和生產(chǎn)配料（熟料）率值 LSF: ； SM: ； IM: 1 國外 100%燃無煙煤的生產(chǎn)線簡況 （ 1）朝鮮祥原水泥廠 2 條 3300 t/d 水泥熟料生產(chǎn)線 全部采用德國 KHD 公司技術(shù)和設(shè)備建設(shè)的交鑰 匙工程 朝鮮祥原水泥廠 2 條 3300 t/d 水泥熟料生產(chǎn)線是世界上第一家在大型預(yù)分解窯上成功應(yīng)用 100%無煙煤生產(chǎn)水泥熟料的生產(chǎn)企業(yè)。由于該廠所用原料中堿含量高，生產(chǎn)時(shí)必須旁路放風(fēng)，在旁路放風(fēng)量達(dá) 40%情況下，熟料燒成熱耗約（ 3511～ 4013） kJ/kg。 該廠煤磨是經(jīng)過專門設(shè)計(jì)的立磨，其粉磨產(chǎn)品細(xì)度達(dá)到 90μ篩篩余小于 4%，粉磨的成品煤粉由防爆袋除塵器收集后儲(chǔ)于一個(gè) 100 m3 的煤粉倉內(nèi)，經(jīng) 2 套 Pfister 秤，分別送到窯頭和分解爐燃燒器，入窯、爐燃燒。 表 3 越南海防水泥廠主機(jī)設(shè)備一覽表 1 原 料 磨 : 4 輥立磨，電機(jī)功率 2800 kW, 320 t/h； 2 預(yù)熱器 分解爐系統(tǒng)： 雙系列 5 級(jí)預(yù)熱器帶 RSP 分解爐系統(tǒng)， 4000 t/d； 3 回 轉(zhuǎn) 窯： m m，三擋支撐， I = %， 4000 t/d； 4 水 泥 磨：（ 2 套 ） 3 輥立磨預(yù)粉磨，電機(jī)功率 850 kW， 1202 t/h； m m 雙倉圈流磨，電機(jī)功率 3200 kW， 1202 t/h； 5 煤 磨： 2 輥立磨，電機(jī)功率 560kW， 25 t/h。到資料統(tǒng)計(jì)時(shí)，該生產(chǎn)線已通過 15d 的 95%產(chǎn)量生產(chǎn)考核，原保證值為熟料 產(chǎn)量 57000t，熟料 fCaO 含量小于 1． 5%。 TechnipCle 供貨； 5 煤 磨： 立磨， 電機(jī)功率 530kW， 90μ篩余 5%， 30 t/h， 供貨 表 6 越南海防、 But Son 廠用煤的工業(yè)分析和熟料率值表 海 防 廠： Aad= %；Vad=%； FCad =% ； =29500 kJ/kg； HM =,SM= ； IM= But Son 廠： Aad=%； Vad= %； FCad = %； =29199kJ/kg。 該廠窯系統(tǒng)由管道分解爐配 5 級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器加兩支墩短窯組成，冷卻機(jī)是新型空氣梁式篦冷機(jī)，煤磨系統(tǒng)由風(fēng)掃式磨加粗粉分離器組成，生產(chǎn)線設(shè)備較先 7 三德水泥廠用無煙煤的工業(yè)分析參數(shù)表 無煙煤 1： Mad=%； Aad=%； Vad=%； FCad=%； = 無煙煤 2： Mad=%； Aad=%； Vad=%； FCad=%； = 另外，國內(nèi)采用南京院自行研究開發(fā)的技術(shù)和設(shè)備，進(jìn)行老線改造燃 100%無煙煤生產(chǎn)水泥的有 2 個(gè)廠 4 條生產(chǎn)線并均已投產(chǎn)。而后，公司又委托南京院對(duì)其 2 窯進(jìn)行燃無煙煤的技術(shù)改造和開發(fā)設(shè)計(jì)，于 2020 年初實(shí)施改造后，又很快正常投產(chǎn)達(dá)標(biāo)。 1998 年 11 月，南京院承擔(dān)了該公司 700 t/d 熟料預(yù)分解窯生產(chǎn)線燃 100%無煙煤的技術(shù)改造和開發(fā)設(shè)計(jì)。 目前國內(nèi)有許多研究院、設(shè)計(jì)院、大專院校也在進(jìn)行 預(yù)分解窯燃無煙煤生產(chǎn)水泥 技術(shù)的開發(fā)研究，有些已取得了不少成果，但因種種原因，尚未見有工程項(xiàng)目投入生產(chǎn)運(yùn)行。南京院在該生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)過程中，投入了很強(qiáng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)技術(shù)力量，著力研究該生產(chǎn)線的技術(shù)特點(diǎn)； 并能對(duì)國外技術(shù)裝備中很多不適應(yīng)當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)條件或不完善的地方，進(jìn)行了改進(jìn)、補(bǔ)充和調(diào)整，使整個(gè)生產(chǎn)線工藝合理、流程順暢，各專門技術(shù)和設(shè)備在系統(tǒng)中相互匹配，優(yōu)化了全系統(tǒng)功能，為日后生產(chǎn)達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)作出了保證。業(yè)主根據(jù)南京院在工程設(shè)計(jì)及參與配合生產(chǎn)調(diào)試過程中所表現(xiàn)出的技術(shù)水平，轉(zhuǎn)而改請(qǐng)南京院由參與調(diào)試改為主持調(diào)試，由南京院對(duì)生產(chǎn)操作及技術(shù)處理提出主要方案和意見，并和工廠技術(shù)員一起直接進(jìn)行生產(chǎn)操作。 表 13 三德水泥廠操作參數(shù)表 熟料產(chǎn)量 : 2070t/d。 分解爐出口溫度 : 878℃ 回轉(zhuǎn)窯速 : 。 C1 出口氧含量 : 3． 73% 三次風(fēng)溫 : ～ 890℃ 。生產(chǎn)調(diào)試中，我們還通過調(diào)整操作參數(shù)及系統(tǒng)局部整改來盡可能多的發(fā)揮系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)，改進(jìn)原有的系統(tǒng)技術(shù)問題，力求優(yōu)化生產(chǎn)。這些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累與理論研究成果的結(jié)合，為南京院自行開發(fā)出國產(chǎn)化的技術(shù)和設(shè)備奠定了更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 3 第三階段 南京院的開發(fā)研究工作 在進(jìn)行大量理論研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合三德廠的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，南京院從 1997 年開始逐步開發(fā)自己的預(yù)分解窯燃無煙煤生產(chǎn)水泥的系列專用技術(shù)和專用裝備。 （ 4）回轉(zhuǎn)窯燒成系統(tǒng)的開發(fā)研究（包括窯用燃燒器及燃燒器系統(tǒng)，一次風(fēng)機(jī)、冷卻機(jī)、窯頭設(shè)備等的流程、工藝配置及設(shè)備開發(fā)研究） （ 5）預(yù)熱器分解爐系統(tǒng)的開發(fā)研究（專用預(yù)熱器、分解爐的開發(fā)研究，該系統(tǒng)工藝布置等的開發(fā)研究）。 3． 1 無煙煤煤粉制備系統(tǒng) 無煙煤燃燒性能研究表明，無煙煤大多易 磨性較差，而根據(jù)無煙煤的燃燒性能，新型干法預(yù)分解窯必須采用磨得更細(xì)、并具有合適顆粒級(jí)配的無煙煤，此外分解爐、窯頭燃燒器對(duì)煤粉的要求也不同。這種設(shè)計(jì)可以有效地提高分離器的分離效率和磨機(jī)粉磨效率，提高磨機(jī)產(chǎn)量、降低磨機(jī)電耗。這種燃燒器利用同向協(xié)流大速差原理，對(duì)煤粉噴出速度和角度進(jìn)行了調(diào)整，在燃燒器中心區(qū)域形成負(fù)壓區(qū)，能促進(jìn)高溫二次風(fēng)與煤粉的充分混合，使煤粉快速升溫，達(dá)到著火溫度并迅速燃燒。此外，在該燃燒器的熱端不含有任何活動(dòng)部件，因而燃燒器的 壽命較長。 3． 3 新型分解爐 （ 1） 設(shè)計(jì)燃無煙煤分解爐必須考慮的影響因素 ① 分解爐操作溫度 如前面所述，煤粉的燃燒與燃燒環(huán)境的溫 度有很大關(guān)系。因此，在分解爐設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮在保證爐內(nèi)不發(fā)生燒結(jié)的情況下，盡量提高爐內(nèi)煤粉著火區(qū)域的溫度，以加快無煙煤煤粉的燃燒速率。從這個(gè)意義來講，為了有利于無煙煤在分解爐內(nèi)的快速燃燒，分解爐以采用離線布置方式為宜。在分解爐中，煤粒懸浮于空氣中，一面燃燒，一面隨氣流同向運(yùn)動(dòng)。煤粉顆粒的著火、燃燒乃至燃盡，需要一定的燃燒時(shí)間，這一燃燒時(shí)間的長短，除與煤粉粒徑大小有關(guān)外，還與煤粉本身性能、 反應(yīng)溫度、氧含量等因素有關(guān)。 ⑤ 分解爐內(nèi)生料與煤粉的比例 分解爐內(nèi)生料與無煙煤煤粉比例越高，生料分解吸熱越大，就越不利于無煙煤的燃燒。 (2) 幾種典型分解爐的特點(diǎn) 水泥生產(chǎn)專用設(shè)備 分解爐問世 30 多年來，一直在不斷的發(fā)展和完善，其性能日趨完善。在該系統(tǒng)中，分解爐采用離線布置形式，窯尾廢氣不進(jìn)分解爐，而直接進(jìn)入預(yù)熱器。分解爐直徑 ，管道總長度 60m 以上，入窯物料分解率為90%左右。 福建三德水泥廠 2020t/d熟料生產(chǎn)線的分解爐即為該種爐型，入窯物料分解率為 91%左右。最初設(shè)計(jì)是希望通過預(yù)燃室將燃料迅速燃燒，高溫氣體通過渦流效應(yīng)均勻與生料混合，使生料快速分解。實(shí)際操作中入窯物料分解率約為 80%。 ④ SLCS、 ILC 分解爐 SLCS、 ILC 分解爐是 FLS 史密斯公司推出的噴騰型分解爐。 ILC 分解爐屬 于在線式分解爐，窯尾廢氣與三次風(fēng)一道進(jìn)入分解爐，由于窯尾廢氣中 O2 含量低、 CO2 含量高，這對(duì)燃劣質(zhì)煤、低揮發(fā)分煤是不利的。 ⑤ MFC 分解爐 日本三菱公司開發(fā)的 MFC 及 NMFC 型分解爐屬于沸騰 (或流化 )式分解爐 (結(jié)構(gòu)圖示略 )。但 MFC 分解爐 (包括流態(tài)化預(yù)燃爐的 MFC 分解爐 )有明顯的不足： 一是流化風(fēng)通常不加熱，即使加熱因擔(dān)心溫度過高而結(jié)焦，流化風(fēng)溫度控制也明顯偏低，因而熱耗較高；二是助燃空氣溫度低，且生料在爐底部流化層區(qū)域混合濃度高，雖然物料和燃料在流化層區(qū)域內(nèi)停留時(shí)間長，但由于生料分解的強(qiáng)烈吸熱效應(yīng)，爐底流化層區(qū)域?qū)嶋H操作溫度低（僅為 400℃ ～ 600℃ ），因此無煙煤在此區(qū)域內(nèi)的燃燒效率非常差。根據(jù)燃無煙煤技術(shù)特點(diǎn)，南京院開發(fā)了燃無煙煤的預(yù)分解生產(chǎn)線配套的多級(jí)噴騰管道式分解爐 MSP 分解爐（ Multistage Spout Pipe）。經(jīng)過分解爐燃燒、分解的物料隨氣體一道進(jìn)入窯尾上升煙道，在上升煙道內(nèi)進(jìn)一步燃燒和分解，使入窯生料分解率保持 90%以上，為窯內(nèi)熟料煅燒創(chuàng)造良好的條件。根據(jù)篦床上料層厚度分布、粗細(xì)料顆粒組成分布及料溫情況不同，第一段篦床縱橫向分成不同單元，分別進(jìn)行合理的配風(fēng)，并經(jīng)空氣梁供風(fēng)。該型篦冷機(jī)的主要技術(shù)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下： 第一， 在熟料產(chǎn)量波動(dòng)、惡劣工況下，篦冷機(jī)的適應(yīng)性以及操作可靠性強(qiáng)。壽命在原 NC－ Ⅱ 型孔式篦板較高使用基礎(chǔ)上還要成倍延長。此外，風(fēng)量的調(diào)節(jié)控制方便可靠。 第十， 框架梁結(jié)構(gòu)、熟料拉鏈機(jī)、熟料破碎機(jī)、集中潤滑系統(tǒng)、冷卻噴水等方面在保持第二代篦冷機(jī)優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上又根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)作了進(jìn)一步提高及完善。該生產(chǎn)線燒成和煤粉制備系統(tǒng)的主機(jī)設(shè)備見表 14。技改工程全部采用國產(chǎn)設(shè)備，其中燃無煙煤的關(guān)鍵部分均采用南京院開發(fā)研究的技術(shù)和設(shè)備。 經(jīng)過幾個(gè)月的生產(chǎn)實(shí)踐，南平廠對(duì)燃無煙煤技術(shù)及專有設(shè)備的生產(chǎn)管理及操作積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。 本技改工程總投資約 400 萬元，從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，南平廠 700 t/d 預(yù)分解窯從 1999 年 10 月到 2020 年 7 月混燒無煙煤階段，生產(chǎn)用無煙煤 16010t，若再根據(jù)表１６統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，技改后10 個(gè)月與技改前比較，熟料平均產(chǎn)量提高約 2700 t/月，熟料 28d 抗壓強(qiáng)度提高約 3 MPa，如不考慮無煙煤熱值高而可節(jié)省耗煤量的問題，按無煙 煤、煙煤差價(jià) 100 元 /t，熟料利潤 20元 / t 粗略計(jì)算， 10 個(gè)月已取得經(jīng)濟(jì)效益約 220 萬元。三年來的無煙煤使用過程也是不斷認(rèn)識(shí)、不斷改進(jìn)、不斷完善的過程，現(xiàn)將經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)介紹給同行，以供參考。但對(duì)熱值較高，一旦著火會(huì)造成局部溫度過高的問題考慮不足，如 :燒成帶及窯門罩的溫度過高而使該部位設(shè)備壽命太短，燒成帶進(jìn)口耐火磚實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)周期才 3 個(gè)月左右，而且火焰集中在燒成帶的幾米范圍內(nèi)。比如 :煤不易燃對(duì)于儲(chǔ)存煤粉，防止爆炸是極好的一面，電除塵器較安全，可考慮是否還需要按煙煤的通用設(shè)計(jì)配置一氧化碳報(bào)警及二氧化碳的滅火系統(tǒng)；停窯后，煤粉倉可以儲(chǔ)存相當(dāng)數(shù)量的煤粉，而不必?fù)?dān)心其發(fā)生自燃，煤磨熱風(fēng)爐也可能不常用。 4)人們?cè)谠u(píng)價(jià)煤質(zhì)時(shí)，往往看熱值高低，揮發(fā)分、灰分含量多少，而不看其均勻程度。應(yīng)該說無煙煤的使用成功使得燃料的選擇性更廣了，但是成分不穩(wěn)定的煤不能保持工藝穩(wěn)定。分解爐為 80μm篩篩余 3%以下，窯頭 5%以下，這種措施為提高無煙煤的燃燼率創(chuàng)造必要的先決條件。 沒有效果的設(shè)施 1)原設(shè)計(jì)在三次風(fēng)管前端 (窯頭沉降室前 )加設(shè)一噴油裝置，其目的是在最初投料時(shí)提高三次風(fēng)溫，但實(shí)踐證明效果不佳，最后拆除。 3)原三次風(fēng)管末端有電動(dòng)閥門控制，當(dāng)分解爐有塌料或熟料粉被拉過來過多時(shí)以排料用，但由于電動(dòng)閥門控制無法與塌料等情況同步，改造為重錘翻板閥后就避免了此處的堵料。因此實(shí)踐中控制起來非常困難，常常剛點(diǎn)窯時(shí)，因窯上升煙道結(jié)皮清理得比較干凈，此時(shí)窯系統(tǒng)阻力小，風(fēng)從這里走得多，分解爐系統(tǒng)的風(fēng)量就小，于是入分解爐的生料不能完全被風(fēng)托起，因此在三次風(fēng)管尾部就會(huì)被生料堵死，為了不堵，在此處增設(shè)了卸灰閥，生料從此處排出；而隨運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的推移，窯煙道的結(jié)皮越來越嚴(yán)重，阻力變大，因此分解爐風(fēng)量變大，不但不會(huì)再有生料落下排出 ，而且會(huì)將熟料順著三次風(fēng)管帶到卸灰閥處漏出。但由于兩路閥與四級(jí)出口之間的管道太短 (僅 1m左右 )，分料的大小不僅受閥門開度的控制，還常受到風(fēng) 量、料量變化影響。該方案一直未予實(shí)行，估計(jì)是擔(dān)心此導(dǎo)流縮口高溫變形后，可能使四級(jí)預(yù)熱器堵塞。為了解決這個(gè)問題，我們采取如下措施 : 1)對(duì)窯、爐分別進(jìn)五級(jí)預(yù)熱器的管道截面進(jìn)行修正。 5)在上述措施逐漸實(shí)施的過程中，在停窯期間，窯尾垂直煙道的結(jié)皮不要清理得太干凈，可以縮短甚至取消點(diǎn)窯初期因窯系統(tǒng)阻力小，三次風(fēng)管卸灰閥跑白料的情況。 延長四級(jí)出口翻板閥至兩路閥的管路的思路 延長四級(jí)出口翻板閥至兩路閥的管路，使物料在過翻板閥之前已有一段距離可以規(guī)范其運(yùn)動(dòng)方向，不再受旋流運(yùn)動(dòng)大小的影響，兩路閥的控料作用得到完全的發(fā)揮 (尚未改造 )。 2020 年下半年，工廠克服了原煤市場供應(yīng)緊張、質(zhì)量差、含硫量高等不利因素， 通過摸索與技術(shù)攻關(guān)， 無煙煤用量突破了 80%大關(guān)，而且熟料產(chǎn)質(zhì)量均穩(wěn)步提高， 也為全無煙煤煅燒奠定了基礎(chǔ)。 2 出現(xiàn)的問題 1） 前兩天煙室、爐內(nèi)局部高溫易結(jié)皮； 分解爐煤多燃燒不充分， 常帶到 C5 繼續(xù)燃燒， 分解爐和 C5 出口溫度倒掛， C5 錐部易結(jié)堵。 表 1 原燃料主要控制參數(shù) 表 2 系統(tǒng)主要控制參數(shù)變化范圍 3 問題分析 1）無煙煤采用直供， 從聯(lián)合儲(chǔ)庫用抓斗抓到小倉下料， 達(dá)不到均化效果， 波動(dòng)大， 似乎一天燒一種 煤。 5）入窯物料分解率偏高， 對(duì)熟料煅燒反而不利。 2） 對(duì)分解爐中部適當(dāng)分料（ 25%～ 30%）， 提高煤粉凈燃空間， 平衡爐內(nèi)溫度， 減少結(jié)堵。提高煤粉的燃盡率。 5 試燒 100%無煙煤前