論回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)中煤質(zhì)變化的控制措施

通過對水泥生產(chǎn)過程中煤質(zhì)、煤耗情況的分析，提高了生產(chǎn)過程中一些改進(jìn)措施和建議。  
在我國水泥生產(chǎn)中，除一些廠配置煤預(yù)均化設(shè)施外，大部分工廠均無煤均化設(shè)施或均化設(shè)施落實(shí)，使入窯煤的質(zhì)量波動較大。如我公司在一段時間內(nèi)曾經(jīng)使用過幾種不同質(zhì)量的煤（見表1）。  



由表1可知，三種煤的質(zhì)量相差較大，如生產(chǎn)工藝不作調(diào)整，則對回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量、質(zhì)量及安全運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生較大的影響；表2是對比情況，使用A2煤時回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量、質(zhì)量較好，安全運(yùn)轉(zhuǎn)周期較長，而使A1、A3煤時回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量、質(zhì)量稍差，運(yùn)轉(zhuǎn)周期相對短些。因此，研究和掌握煤質(zhì)變化時回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝的影響，及時采取有效措施，為生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗的目的具有重要意義。   
                               表2   使用不同煤時的對比情況  



煤質(zhì)變化對回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝的影響是多方面的，但歸納起來主要有以下幾個方面。  
1．3煤質(zhì)變化引起熟料配料成分的波動  

煤質(zhì)變化將導(dǎo)致：①使摻入到熟料中的煤灰量發(fā)生改變；②煤灰摻入到熟料中的均勻性發(fā)生改變；③煤灰中各氧化物含量發(fā)生相對變化。表3是使用不同的煤煅燒相同成分的生料時熟料的化學(xué)成分和率值，分析表3中的有關(guān)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，煤灰分每變化1%，熟料飽和比KH改變約0.008左右，可見，煤質(zhì)變化對熟料配料成分的影響較大。  

表3使用不同煤時熟料化學(xué)成分（%）及率值的變化  
  
煤質(zhì)變化對煅燒制度的影響主要有：①使火焰的形狀、火焰的溫度、火焰的擴(kuò)散速度及火焰在回轉(zhuǎn)窯的燃燒位置發(fā)生改變；②引起回轉(zhuǎn)窯熱工操作控制參數(shù)的改變，使窯物料在各化學(xué)反應(yīng)帶的煅燒位置、煅燒溫度、煅燒時間發(fā)生相對變化。對于煅燒表3中的生料成分，在使用A2煤時，窯的煅燒制度比較合理，主要體現(xiàn)在：①火焰溫度比較高，高溫部分長度合適，有利于熟料的燒成；②火焰局部溫度不易過高，少損壞并易于維護(hù)窯皮，延長安全運(yùn)轉(zhuǎn)周期；③火焰兩端低溫部分不拖長，窯前后不易結(jié)圈，來料穩(wěn)定，窯內(nèi)物料情況易于觀察，便于操作；④高溫部分的位置適當(dāng)，熱能在窯內(nèi)的分布合理，有利于強(qiáng)化生產(chǎn)。在使用A1煤時，由于煤的灰分高，揮發(fā)分高，固定碳低，發(fā)熱量低，造成：①整體火焰的溫度低，白火焰過長，高溫部分相對拉長，使熟料在燒成帶停留時間過長，在過渡帶（放熱反應(yīng)帶）的煅燒時間縮短；②由于火焰拖長，使燒成帶冷端的窯皮結(jié)得過長，使操作不穩(wěn)定。而在使用A3時，由于煤的灰分低，揮發(fā)份低，固定碳高，發(fā)熱量高，造成：①整全火焰的溫度相對較高，白火焰短，高溫中分相對較集中，熟料在燒成帶停留時間相對短些，而在過渡帶的停留時間延工；②操作不順極易出現(xiàn)局部高溫現(xiàn)象，窯皮被燒垮，窯安全運(yùn)轉(zhuǎn)周期短。因此，對于煅燒表中3的生料成分，使用A1、A3煤時，火焰的熱能在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的分布不盡合理，操作時煅燒制度不易穩(wěn)定。  
1．3煤質(zhì)變化影響熟料質(zhì)量  

煤質(zhì)變化對熟料質(zhì)量的影響主要是：①煤灰分的變化干擾熟料化學(xué)成分的穩(wěn)定，煤灰分變化大，干擾程度越大，引起熟料礦物組成的變化；②煤燃燒的變化影響窯的熱工制度，也影響熟料的礦物結(jié)構(gòu)。表4是煅燒同一生料成分使用不同的煤質(zhì)時，熟料的礦物組成及物理性能。由表4可知，使用A2煤時熟料的28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到了61.5MPa，而使用了A1、A3煤時，熟產(chǎn)的28d抗壓強(qiáng)度分別僅有56.3MPa和58.5MPa，說明煤質(zhì)變化對熟料質(zhì)量的影響較大。  

  
以上分析表明，煤質(zhì)變化對回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的影響應(yīng)引起我們足夠的重視。根據(jù)實(shí)踐在生產(chǎn)中可以采取以下對策和措施。  
2.1加強(qiáng)原煤的搭配使用和均化工作  

在選擇煤炭供應(yīng)單位和礦點(diǎn)時，盡量用同一單位同一礦點(diǎn)的原煤；在原煤進(jìn)廠取樣化驗(yàn)后，根據(jù)其質(zhì)量情況，分區(qū)分堆存放，杜絕不同單位、不同礦點(diǎn)、不同質(zhì)量的原煤混堆；堆場里的煤根據(jù)各自的質(zhì)量指標(biāo)，搭配進(jìn)庫；分存于庫中的煤再根據(jù)其質(zhì)量搭配進(jìn)磨。采用多次搭配，有利于穩(wěn)定煤的質(zhì)量。  

2.2注意調(diào)整進(jìn)窯煤粉細(xì)度指標(biāo)  

對煅燒A2煤來說，入窯煤粉的細(xì)度指標(biāo)一般控制為10±1%（0.080mm方孔篩篩余，下同）；當(dāng)采用灰分較高的煤時，可適當(dāng)?shù)亟档腿敫G煤粉的細(xì)度指標(biāo)，如使用A1煤時，入窯煤粉的細(xì)度指標(biāo)可降為8±1%。入窯煤粉細(xì)度指標(biāo)的降低有利于煤粉快速和充分的燃燒，同時也利于煤灰均勻地分布降落于熟料中；當(dāng)煤的灰分較低時，則反之。這有利于提高煤磨的產(chǎn)量和降低粉磨電耗。  

2.3改進(jìn)噴煤嘴的設(shè)計(jì)和操作參數(shù)  

對單通道噴煤嘴來說，煤質(zhì)變化時，必須根據(jù)煤質(zhì)的變化情況注意：①調(diào)整一、二次風(fēng)的比例。如使用A1煤時，因A1煤揮發(fā)分較高，故可適當(dāng)增加一次風(fēng)比例，減少二次風(fēng)量；②改進(jìn)噴煤嘴拔哨的傾角。如：在使用A3煤時，拔哨傾角為α=6°39″，而使用A1煤時，而因煤灰分高，故可適當(dāng)增大噴煤嘴拔哨的傾角（α=6°58″），以增大渦流度，增加風(fēng)和煤的混合，提高燃燒速度；③改變噴煤嘴外加平頭的長度。一般地說，外加平頭的長度越長，火焰越穩(wěn)定，形成的火焰也越長，為此，在使用A3煤時，因煤的灰分低，揮發(fā)分低，白火焰短，故可增加外加平頭的長度（L=100mm）。而對三通道噴煤嘴來說，煤質(zhì)變化時，必須根據(jù)煤質(zhì)的變化情況及火焰狀況及時調(diào)整噴煤嘴的內(nèi)、外風(fēng)的比例及其風(fēng)速，一般加大內(nèi)風(fēng)及其風(fēng)速可縮短火焰，而增大外風(fēng)及其風(fēng)速可拉長火焰，為此，在使用A1煤時，因其灰分高，固定碳低，白火焰長，可采用增加內(nèi)風(fēng)及其風(fēng)速的辦法縮短火焰；而使用A3煤時，可采用增加外風(fēng)及其風(fēng)速的辦法，使因固定碳高導(dǎo)致火焰高溫部分相對集中的火焰得到拉長。  

2.4適時調(diào)整配料工藝參數(shù)  

煤灰分高，如使用A1時，因A1煤發(fā)熱量低，熟料配料控制指標(biāo)與正常指標(biāo)相比，KH可適當(dāng)降低，取配料指標(biāo)的下限值（KH=0.900±0.01），熟料的液相量可適當(dāng)增加，熟料Fe2O3指標(biāo)可取指標(biāo)的上限值（Fe2O3=4.6±0.2%）；而當(dāng)煤灰分低時，如使用A3煤，因A3煤發(fā)熱量高，熟料配料控制指標(biāo)與正常指標(biāo)相比，KH可適當(dāng)提高，取配料指標(biāo)的上限值（KH=0.920±0.01），熟料的液相量可適當(dāng)減少，熟料Fe2O3指標(biāo)可取指標(biāo)的下限值（Fe2O3=4.6±0.2%）。  

2.5改善工藝操作參數(shù)，實(shí)行優(yōu)化操作  

對回轉(zhuǎn)窯來說，重要的工藝操作參數(shù)一般有：①窯速（一般r=67r.p.h）；②窯尾溫度（一般200℃）；③燒成溫度；④窯負(fù)壓（一般75mmH2O）等，這些工藝操作參數(shù)必須根據(jù)所使用的煤質(zhì)的情況合理選擇，才能確保煤、料、操作三對口。如在使用灰分高、揮發(fā)分高的A1煤時，因煤的發(fā)熱量低，白火焰長，操作時可適當(dāng)提高窯尾溫度（220℃）和窯速（r=70r.p.h）；而在使用灰分低、固定碳高的A3時，因煤的發(fā)熱量高，白火焰短，高溫部分相對集中，操作進(jìn)可適當(dāng)降低窯速（r=63r.p.h），提高燒成溫度，保持窯尾溫度200℃等。只有這樣，才能實(shí)行優(yōu)化操作，達(dá)到回轉(zhuǎn)窯優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗和長期安全運(yùn)轉(zhuǎn)的目的。