【導(dǎo)讀】年代初開始，對新型干法預(yù)分解窯燃無煙煤技術(shù)進行了系統(tǒng)的研究開發(fā)。得了國家發(fā)明專利和實用新型專利5項。1997年5月，由南京院承擔(dān)主體設(shè)計和生產(chǎn)調(diào)試、泥廠順利投產(chǎn)，開創(chuàng)了國內(nèi)大中型水泥廠利用無煙煤生產(chǎn)水泥熟料的先例。了回轉(zhuǎn)窯、分解爐燃無煙煤技術(shù)裝備的國產(chǎn)化，揭開了我國水泥企業(yè)采用無煙煤技術(shù)的序幕?？傮w概括，南京院對燃無煙煤生產(chǎn)水泥技術(shù)的研究開發(fā)工作可以分為三個階段，介紹如下。20世紀(jì)90年代初，福建龍巖立項建設(shè)一條2020t/d熟料預(yù)分解窯生產(chǎn)線。受到計劃分配的制約，且價格很高，業(yè)主感到困難很大。確認(rèn)而付諸實施。期間，南京院"水泥回轉(zhuǎn)窯煅燒低揮發(fā)分煤生產(chǎn)水泥"這一課題進行了正式。在其后的幾年內(nèi)，南京院在進行三德水泥廠2020t/d. 由于當(dāng)時國內(nèi)水泥行業(yè)對此問題研究。為南京院后來進行這一技術(shù)開發(fā)、設(shè)計和應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。慢，炭粒的燃燒反應(yīng)速率則受化學(xué)反應(yīng)控制。在日常生產(chǎn)中，經(jīng)常通過控制出磨煤粉篩余來控制其細(xì)度，該篩余

　　

【正文】 線，深受國內(nèi)水泥界的關(guān)注。三年來的無煙煤使用過程也是不斷認(rèn)識、不斷改進、不斷完善的過程，現(xiàn)將經(jīng)驗與體會介紹給同行，以供參考。 1 對無煙煤特性的整體認(rèn)識 本文闡述的無煙煤是指揮發(fā)分很低 (5%)，固定碳含量較高 (70%)，灰分不高 (15%左右 )，因而熱值較高的煤。它有兩大特點 :著火溫度高，開始燃燒速度慢；而一旦燃燒后發(fā)熱量較大。對這種煤的認(rèn)識往往會有以下的片面性 : 1)過多的強調(diào)和考慮如何處理著火溫度高、不易點燃的難度，如設(shè)計中考慮煤粉磨細(xì)，提高助燃空氣溫度，確?？諝庵械难鯕鉂舛?，延長煤粉在設(shè)備中的滯留時間等等。但對熱值較高，一旦著火會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，燒成帶進口耐火磚實際運轉(zhuǎn)周期才 3 個月左右，而且火焰集中在燒成帶的幾米范圍內(nèi)。總之，仿佛只要解決著火和燃燼問題就過了關(guān)，忽視了解決局部高溫的重要性。 2)從煤粉燃燒性能這一角度出發(fā)，著火點高、燃燒速度慢就是缺點，熱值高就是優(yōu)點，這是無 可爭議的。但從綜合設(shè)計考慮，缺點也有優(yōu)勢，優(yōu)點也會成危害。比如 :煤不易燃對于儲存煤粉，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)計配置一氧化碳報警及二氧化碳的滅火系統(tǒng)；停窯后，煤粉倉可以儲存相當(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。反之，熱值高本來可降低煤耗和成本，但如處理不當(dāng)，火焰過于集中，就會造成上面所述的弊病。 3)在重視燃料的工業(yè)分析結(jié)果時，也不應(yīng)忽略其物理性能，比如無煙煤的磨蝕性較高，導(dǎo)致風(fēng)機風(fēng)葉以及進口風(fēng)門磨損很快，幾乎每年要更換一套，這 是使用煙煤時少有的情況。再如，現(xiàn)在煤磨電除塵器上的瓷瓶非常易碎，不知是否與無煙煤的性能有關(guān)。 4)人們在評價煤質(zhì)時，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。豈不知原煤畢竟是天然礦產(chǎn)，不是制造的產(chǎn)品，大多煤礦供應(yīng)商也不愿搭配開采。因此評定煤的質(zhì)量好壞，最首要應(yīng)該是看其穩(wěn)定程度，穩(wěn)定的煤才是優(yōu)質(zhì)的煤。有時熱值很高或灰分很低，都會使設(shè)計和操作難以處理。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。因此設(shè)計中是否建煤均化堆場，倒是應(yīng)該慎之又慎。 2 設(shè)計 中針對無煙煤特性所采取的對策與效果 KHD 公司根據(jù)其在國外其它地區(qū)設(shè)計無煙煤生產(chǎn)線的經(jīng)驗，在設(shè)計此生產(chǎn)線時，采取一些措施，經(jīng)實踐檢驗其中有些是成功的，有些則沒有效果，有些雖思路正確，但還存在問題有待改進。 成功的經(jīng)驗 1)煤磨系統(tǒng)設(shè)置兩級選粉，根據(jù)窯爐的燃燒實際需要，控制不同的細(xì)度。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。 2)管道式分解爐，在其頂部設(shè)有 pyrotop 型旋風(fēng)器，使粗粒煤粉及生料均能分離出來，再循環(huán)回主分解爐入口端。該措施延長了生料分解時間及煤粉燃燒時間，為煤粉燃燼及物料分解均給予了充足的可能。 3)選用熱效率高達 76%的空氣梁篦冷機，使入窯的二次風(fēng)溫及入分解爐的三次風(fēng)溫分別達到 1100℃ 和 920℃ 左右，為解決無煙煤燃點高的問題創(chuàng)造了極為有利的條件。 沒有效果的設(shè)施 1)原設(shè)計在三次風(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提高三次風(fēng)溫，但實踐證明效果不佳，最后拆除。不如在分解爐入口處加設(shè)噴油裝置更有效。 2)生料入預(yù)熱器前，增設(shè)了 兩路閥，分別去二級和三級出口，其目的是為防止三級出口溫度過高，讓部分生料直接入二級預(yù)熱器，但該部分物料預(yù)熱時間會縮短，溫度會下降。實際操作也無作用，現(xiàn)已基本不用。 3)原三次風(fēng)管末端有電動閥門控制，當(dāng)分解爐有塌料或熟料粉被拉過來過多時以排料用，但由于電動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。 思路正確但尚須改進完善的地方 1)窯爐分列，即分解爐為離線式，窯廢氣不進入分解爐，以確保分解爐內(nèi)的煤粉是用含氧量高的純?nèi)物L(fēng)管來的熱風(fēng)，也有利于碳酸鹽的 分解不受廢氣中 CO2分壓高的影響。這是有利于無煙煤燃燼及提高生料分解率的得力措施。但它需要爐系列與窯系列風(fēng)量控制平衡，尤其是窯系列易結(jié)皮的情況下，這種平衡還成為動態(tài)的。因此實踐中控制起來非常困難，常常剛點窯時，因窯上升煙道結(jié)皮清理得比較干凈，此時窯系統(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；而隨運轉(zhuǎn)時間的推移，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，不但不會再有生料落下排出 ，而且會將熟料順著三次風(fēng)管帶到卸灰閥處漏出。這種先跑白料，后跑黑料的循環(huán)往復(fù)，帶來了如下危害 :① 剛點窯時，為避免跑生料過多，只好向窯系列多分料，造成窯內(nèi)負(fù)荷過大，常常跑出游離鈣很高的熟料，使熟料質(zhì)量不穩(wěn)定； ② 跑料多，不但污染環(huán)境，而且?guī)ё叽罅繜崃浚致┤肜滹L(fēng)提高熱耗，也不利于無煙煤在分解爐內(nèi)的燃燒。除窯尾上升管道結(jié)皮影響窯爐風(fēng)量平衡的因素之外，還有如下情況不能忽略，如 :窯、爐兩系列的管徑大小可以在摸準(zhǔn)各系統(tǒng)阻力情況下給予合理的修改，只是修改中要防止結(jié)皮堵塞的可能；窯內(nèi)結(jié)圈也是增大窯系列阻力的因素，因此避免窯 結(jié)圈也有利于兩系列的風(fēng)量平衡 (Φ4m窯完全可以避免結(jié)圈 )；后窯口密封板的損壞，上升煙道人為處理結(jié)皮時打開捅灰孔等均可降低窯系列的阻力，同理，三次風(fēng)管后閘板等處的漏風(fēng)也會減少爐系列的阻力，這些偶然因素一旦發(fā)生，均會影響窯、爐風(fēng)量平衡。 2)由四級預(yù)熱器至分解爐前增設(shè)兩路閥，讓出四級的物料根據(jù)情況可向窯尾上升煙道分至一部分，這本是控制窯爐平衡的重要手段，也可根據(jù)情況適當(dāng)降低窯上升煙道的溫度，避免或減少結(jié)皮。但由于兩路閥與四級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。操作過程中，縱使兩路閥不動，但通向窯、爐的料流會忽大忽小。因為物料經(jīng)旋風(fēng)筒旋流而下，旋下的角度方向是受旋風(fēng)速度左右的，如管道延長到足以使旋下物料的運動只受管道方向所約束，此問題就會迎刃而解。但原設(shè)計者考慮在四級底部增設(shè)一導(dǎo)流縮口，以約束經(jīng)兩路閥時的物料。該方案一直未予實行，估計是擔(dān)心此導(dǎo)流縮口高溫變形后，可能使四級預(yù)熱器堵塞。 3)三風(fēng)道煤管的選用是為了能控制調(diào)節(jié)火焰形狀、位置，但實際選用的煤管未根據(jù)無煙煤的特性，設(shè)計口徑過大，為了保持一定的出口風(fēng)速，一次風(fēng)量不得不加大，使其占 總風(fēng)量的比例高達 %，這對揮發(fā)分不足 5%的無煙煤而言顯然是過高了，而且結(jié)圈也頻繁，也由于口徑過大，內(nèi)、外風(fēng)的調(diào)節(jié)也不敏感，使火焰形狀改變不了短粗的弊病，使燒成帶變短，火焰過分集中，燒成帶局部窯襯很快燒壞，進口磚壽命才 3 個月左右，窯門罩及窯口鐵磚也都在半年內(nèi)修補或更換。 3 修改對策及效果 解決窯爐風(fēng)量平衡的措施 一般設(shè)想都是用閘閥、閘板等措施隨時調(diào)節(jié)，尤其是這種平衡處于動態(tài)時更應(yīng)如此。但由于該處溫度過高，設(shè)定的閘板不是燒壞，就是被結(jié)皮卡死，原 KHD 公司設(shè)計時只 在三次風(fēng)管末端設(shè)置了一可調(diào)閘板，但在窯點火時，此閘板全部提起，窯的阻力仍大大低于三次風(fēng)管的阻力，也可以說三次風(fēng)道的阻力設(shè)計偏大了。為了解決這個問題，我們采取如下措施 : 1)對窯、爐分別進五級預(yù)熱器的管道截面進行修正。 2)在窯上升煙道上使用抗結(jié)皮澆注料，以保證不結(jié)皮、少結(jié)皮，且結(jié)皮后不再增厚，使煙道內(nèi)徑在運行過程中保持常數(shù)。 3)增加三次風(fēng)管橫截面積，改變磚型，使用有隔熱性能的耐堿復(fù)合磚 (且熱端凈空直徑應(yīng)更大，冷端更小 )。 4)運行過程中當(dāng)窯煙道有結(jié)皮時，可啟用三次風(fēng)管閘板調(diào) 節(jié)開度，平衡到不讓熟料細(xì)粉被帶出來。 5)在上述措施逐漸實施的過程中，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。但如清理太少，煙道有易堵塞的危險。 重新選用四風(fēng)道煤管 1)減少了出風(fēng)口斷面，在出口風(fēng)速不降低的情況下能極大地減少一次風(fēng)量占總進窯風(fēng)量的比例，為降低熱耗創(chuàng)造有利條件，同時避免了窯內(nèi)結(jié)圈。 2)內(nèi)、外風(fēng)量的調(diào)節(jié)靈敏度提高，使火焰形狀能按要求控制，配合窯筒體溫度掃描裝置保護了窯皮，火 點位置也能合理變動，避免了高溫區(qū)過分集中，確保窯運轉(zhuǎn)周期延至 9 個月以上 (外風(fēng)風(fēng)速提高 倍，換言之，若保持風(fēng)速相同，風(fēng)量可為原風(fēng)量的 1/。 延長四級出口翻板閥至兩路閥的管路的思路 延長四級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)范其運動方向，不再受旋流運動大小的影響，兩路閥的控料作用得到完全的發(fā)揮 (尚未改造 )。 4 窯運行參數(shù) 經(jīng)過實施上述主要措施，窯的各項經(jīng)濟指標(biāo)明顯得到改善，見表 1。 2300t/d 生產(chǎn)線全無煙煤試燒小結(jié) 作者：魏煥海 單位 :福建水泥股份有限公司煉石水泥廠 [2020324] 關(guān)鍵字 :回轉(zhuǎn)窯 無煙煤 摘要 : 我廠 4 號窯是按燃無煙煤設(shè)計的 2 300t／ｄ 生產(chǎn)線， 而之前 5 號窯是按燃煙煤設(shè)計的， 盡管 5 號窯于 2020年已進行了燃無煙煤改造， 但其原有一臺風(fēng)掃煤磨能力不足， 需要不斷地從 4 號煤磨補充部分煤粉， 兩條線共一個煤均化堆場，無法單獨調(diào)整配煤比例。投產(chǎn)后第一年兩窯煅燒無煙煤總量平均不到 9%， 第二年到 50%。 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)。 2020 年初在 5 號窯年度大修期間， 4號窯在煅燒 70%～ 80%無煙煤基礎(chǔ)上向 100%無煙煤過渡。 1 煅燒條件 從聯(lián)合儲庫直供全無煙煤進行粉磨， 使煤粉倉內(nèi)為無煙煤； 由于熒光分析儀正在技改而停用， 以 CaCO3 滴定值控制入窯生料成分。原燃料控制指標(biāo)見表 1。 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。 2）伴隨著飛砂料出現(xiàn)， 熟料 fCaO 過高均在 3． 0%以上， 熟料結(jié)粒松散。 3）窯內(nèi)火焰不清晰， 還原氣氛濃， 黃心料多。系統(tǒng)主要參數(shù)變化見表 2。 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)合儲庫用抓斗抓到小倉下料， 達不到均化效果， 波動大， 似乎一天燒一種 煤。 2）無煙煤煤質(zhì)較差， 熱值低、灰分高。 3） 煤質(zhì)和煤秤（ 爐） 的計量都波動， 不好操作， 造成系統(tǒng)溫度變化大， 煤粉燃燒不充分， 煤耗偏高， 標(biāo)準(zhǔn)煤耗為 125～ 127kg／ t。 4） 入窯生料用 CaCO3 滴定值控制， 成分控制不精確， 配料波動大， 給窯煅燒帶來很大困難， 熟料質(zhì)量也明顯變化。 5）入窯物料分解率偏高， 對熟料煅燒反而不利。從表 3 中看出， 前兩天入窯物料分解率分別為 91． 02%、 92． 71%， 說明分解率高， 不一定完全適應(yīng)窯的長徑比， 碳酸 鹽分解帶變短了，加上又不能隨時調(diào)整燒成帶的火焰形狀， 使過渡帶變長， 即物料在 950～1250℃ 溫度段內(nèi)停留時間也長， 且擴散速度很快，形成的貝利特相和游離石灰的再結(jié)晶， 結(jié)構(gòu)粗大，降低了表面活性和晶格缺陷活性。當(dāng)物料到達燒成帶時，再結(jié)晶的貝利特和游離石灰溶解速度變慢， 液相量又少，物料更難形成大的顆粒， 產(chǎn)生大量的細(xì)粉， 出現(xiàn)飛砂料， 熟料 fCaO 也高。 表 3 試燒期間各項參數(shù)及技術(shù)指標(biāo) 4 采取的措施 1） 適當(dāng)調(diào)整燃燒器位置， 外風(fēng)全開， 內(nèi)風(fēng)開至 60%， 用長火焰煅燒， 調(diào)整好火焰形狀， 避免沖刷窯皮帶來筒體局部高溫。 2） 對分解爐中部適當(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。 3） 適當(dāng)調(diào)整三次風(fēng)門開度（ 閘門易燒壞， 需人工調(diào)節(jié)）， 提高高溫風(fēng)機轉(zhuǎn)速， 改善系統(tǒng)內(nèi)的通風(fēng)狀況等； 提高二次風(fēng)溫，保證窯內(nèi)煅燒溫度。第 3 天情況開始 好轉(zhuǎn)， fCaO 下降， 黃心料減少。 4） 盡量穩(wěn)定煤質(zhì)， 保持煤粉倉高料位， 減小煤粉下料波動。提高煤粉的燃盡率。 5）熟料飽和比按目標(biāo)值 0． 89～ 0． 92 控制。入窯生料 CaCO3 滴定值往下限控制， 提高生料易燒性。 6） 控制好 C5 溫度和適當(dāng)?shù)姆纸饴剩? 避免過渡帶太長， 有利于燒成帶煅燒反應(yīng)， 從后面幾天的煅燒情況來看，效果得到明顯改善。 5 試燒 100%無煙煤