【導讀】年代初開始，對新型干法預分解窯燃無煙煤技術進行了系統(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，由南京院承擔主體設計和生產調試、泥廠順利投產，開創(chuàng)了國內大中型水泥廠利用無煙煤生產水泥熟料的先例。了回轉窯、分解爐燃無煙煤技術裝備的國產化，揭開了我國水泥企業(yè)采用無煙煤技術的序幕?？傮w概括，南京院對燃無煙煤生產水泥技術的研究開發(fā)工作可以分為三個階段，介紹如下。20世紀90年代初，福建龍巖立項建設一條2020t/d熟料預分解窯生產線。受到計劃分配的制約，且價格很高，業(yè)主感到困難很大。確認而付諸實施。期間，南京院"水泥回轉窯煅燒低揮發(fā)分煤生產水泥"這一課題進行了正式。在其后的幾年內，南京院在進行三德水泥廠2020t/d. 由于當時國內水泥行業(yè)對此問題研究。為南京院后來進行這一技術開發(fā)、設計和應用打下良好的基礎。慢，炭粒的燃燒反應速率則受化學反應控制。在日常生產中，經常通過控制出磨煤粉篩余來控制其細度，該篩余

　　

【正文】 線，深受國內水泥界的關注。三年來的無煙煤使用過程也是不斷認識、不斷改進、不斷完善的過程，現(xiàn)將經驗與體會介紹給同行，以供參考。 1 對無煙煤特性的整體認識 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。對這種煤的認識往往會有以下的片面性 : 1)過多的強調和考慮如何處理著火溫度高、不易點燃的難度，如設計中考慮煤粉磨細，提高助燃空氣溫度，確保空氣中的氧氣濃度，延長煤粉在設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備壽命太短，燒成帶進口耐火磚實際運轉周期才 3 個月左右，而且火焰集中在燒成帶的幾米范圍內?？傊?，仿佛只要解決著火和燃燼問題就過了關，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數(shù)量的煤粉，而不必擔心其發(fā)生自燃，煤磨熱風爐也可能不常用。反之，熱值高本來可降低煤耗和成本，但如處理不當，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)分析結果時，也不應忽略其物理性能，比如無煙煤的磨蝕性較高，導致風機風葉以及進口風門磨損很快，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。 4)人們在評價煤質時，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，不是制造的產品，大多煤礦供應商也不愿搭配開采。因此評定煤的質量好壞，最首要應該是看其穩(wěn)定程度，穩(wěn)定的煤才是優(yōu)質的煤。有時熱值很高或灰分很低，都會使設計和操作難以處理。應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。因此設計中是否建煤均化堆場，倒是應該慎之又慎。 2 設計 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)設計無煙煤生產線的經驗，在設計此生產線時，采取一些措施，經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。 成功的經驗 1)煤磨系統(tǒng)設置兩級選粉，根據(jù)窯爐的燃燒實際需要，控制不同的細度。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，在其頂部設有 pyrotop 型旋風器，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，使入窯的二次風溫及入分解爐的三次風溫分別達到 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。 沒有效果的設施 1)原設計在三次風管前端 (窯頭沉降室前 )加設一噴油裝置，其目的是在最初投料時提高三次風溫，但實踐證明效果不佳，最后拆除。不如在分解爐入口處加設噴油裝置更有效。 2)生料入預熱器前，增設了 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熱器，但該部分物料預熱時間會縮短，溫度會下降。實際操作也無作用，現(xiàn)已基本不用。 3)原三次風管末端有電動閥門控制，當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，以確保分解爐內的煤粉是用含氧量高的純三次風管來的熱風，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量控制平衡，尤其是窯系列易結皮的情況下，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，因窯上升煙道結皮清理得比較干凈，此時窯系統(tǒng)阻力小，風從這里走得多，分解爐系統(tǒng)的風量就小，于是入分解爐的生料不能完全被風托起，因此在三次風管尾部就會被生料堵死，為了不堵，在此處增設了卸灰閥，生料從此處排出；而隨運轉時間的推移，窯煙道的結皮越來越嚴重，阻力變大，因此分解爐風量變大，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，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，造成窯內負荷過大，常常跑出游離鈣很高的熟料，使熟料質量不穩(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提高熱耗，也不利于無煙煤在分解爐內的燃燒。除窯尾上升管道結皮影響窯爐風量平衡的因素之外，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皮堵塞的可能；窯內結圈也是增大窯系列阻力的因素，因此避免窯 結圈也有利于兩系列的風量平衡 (Φ4m窯完全可以避免結圈 )；后窯口密封板的損壞，上升煙道人為處理結皮時打開捅灰孔等均可降低窯系列的阻力，同理，三次風管后閘板等處的漏風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、爐風量平衡。 2)由四級預熱器至分解爐前增設兩路閥，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)情況適當降低窯上升煙道的溫度，避免或減少結皮。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 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。因為物料經旋風筒旋流而下，旋下的角度方向是受旋風速度左右的，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。但原設計者考慮在四級底部增設一導流縮口，以約束經兩路閥時的物料。該方案一直未予實行，估計是擔心此導流縮口高溫變形后，可能使四級預熱器堵塞。 3)三風道煤管的選用是為了能控制調節(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，設計口徑過大，為了保持一定的出口風速，一次風量不得不加大，使其占 總風量的比例高達 %，這對揮發(fā)分不足 5%的無煙煤而言顯然是過高了，而且結圈也頻繁，也由于口徑過大，內、外風的調節(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修補或更換。 3 修改對策及效果 解決窯爐風量平衡的措施 一般設想都是用閘閥、閘板等措施隨時調節(jié)，尤其是這種平衡處于動態(tài)時更應如此。但由于該處溫度過高，設定的閘板不是燒壞，就是被結皮卡死，原 KHD 公司設計時只 在三次風管末端設置了一可調閘板，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管的阻力，也可以說三次風道的阻力設計偏大了。為了解決這個問題，我們采取如下措施 : 1)對窯、爐分別進五級預熱器的管道截面進行修正。 2)在窯上升煙道上使用抗結皮澆注料，以保證不結皮、少結皮，且結皮后不再增厚，使煙道內徑在運行過程中保持常數(shù)。 3)增加三次風管橫截面積，改變磚型，使用有隔熱性能的耐堿復合磚 (且熱端凈空直徑應更大，冷端更小 )。 4)運行過程中當窯煙道有結皮時，可啟用三次風管閘板調 節(jié)開度，平衡到不讓熟料細粉被帶出來。 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。 重新選用四風道煤管 1)減少了出風口斷面，在出口風速不降低的情況下能極大地減少一次風量占總進窯風量的比例，為降低熱耗創(chuàng)造有利條件，同時避免了窯內結圈。 2)內、外風量的調節(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，確保窯運轉周期延至 9 個月以上 (外風風速提高 倍，換言之，若保持風速相同，風量可為原風量的 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) 經過實施上述主要措施，窯的各項經濟指標明顯得到改善，見表 1。 2300t/d 生產線全無煙煤試燒小結 作者：魏煥海 單位 :福建水泥股份有限公司煉石水泥廠 [2020324] 關鍵字 :回轉窯 無煙煤 摘要 : 我廠 4 號窯是按燃無煙煤設計的 2 300t／ｄ 生產線， 而之前 5 號窯是按燃煙煤設計的， 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，無法單獨調整配煤比例。投產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緊張、質量差、含硫量高等不利因素， 通過摸索與技術攻關， 無煙煤用量突破了 80%大關，而且熟料產質量均穩(wěn)步提高， 也為全無煙煤煅燒奠定了基礎。 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。原燃料控制指標見表 1。 2 出現(xiàn)的問題 1） 前兩天煙室、爐內局部高溫易結皮； 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， 熟料結粒松散。 3）窯內火焰不清晰， 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）無煙煤煤質較差， 熱值低、灰分高。 3） 煤質和煤秤（ 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， 標準煤耗為 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， 不一定完全適應窯的長徑比， 碳酸 鹽分解帶變短了，加上又不能隨時調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晶， 結構粗大，降低了表面活性和晶格缺陷活性。當物料到達燒成帶時，再結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， 產生大量的細粉， 出現(xiàn)飛砂料， 熟料 fCaO 也高。 表 3 試燒期間各項參數(shù)及技術指標 4 采取的措施 1） 適當調整燃燒器位置， 外風全開， 內風開至 60%， 用長火焰煅燒， 調整好火焰形狀， 避免沖刷窯皮帶來筒體局部高溫。 2） 對分解爐中部適當分料（ 25%～ 30%）， 提高煤粉凈燃空間， 平衡爐內溫度， 減少結堵。 3） 適當調整三次風門開度（ 閘門易燒壞， 需人工調節(jié)）， 提高高溫風機轉速， 改善系統(tǒng)內的通風狀況等； 提高二次風溫，保證窯內煅燒溫度。第 3 天情況開始 好轉， fCaO 下降， 黃心料減少。 4） 盡量穩(wěn)定煤質， 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?shù)姆纸饴剩? 避免過渡帶太長， 有利于燒成帶煅燒反應， 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