淺談劣質(zhì)煤在新型干法水泥廠上的應(yīng)用

2010-04-26 00:00

  一、前言
  水泥廠熟料煅燒使用燃料主要有煤和油。我國原油比較緊張,水泥廠熟料煅燒使用燃料基本上全部是煤。水泥廠是用煤大戶,早期,我國水泥回轉(zhuǎn)窯熟料煅燒使用的燃料主要是高熱值(≥5500kcal/kg)、高揮發(fā)份(≥25%)的優(yōu)質(zhì)煙煤。但我國煤炭儲量的地區(qū)分布很不均勻,大量的優(yōu)質(zhì)煤炭集中在華北、西北及中南的部分地區(qū),而工業(yè)較發(fā)達的南方及沿海地區(qū)儲量相對有限,且大多為劣質(zhì)煤。若能利用劣質(zhì)煤(指無煙煤、貧煤及褐煤)代替優(yōu)質(zhì)煙煤煅燒水泥熟料,可大大降低水泥成本,提高水泥廠的經(jīng)濟效益。如今,水泥廠竟爭越來越激烈,為了降低水泥成本,越來越多的水泥廠希望使用劣質(zhì)煤煅燒水泥熟料。

  二、劣質(zhì)煤對水泥廠窯煅燒的影響
  1、由于煤質(zhì)差,造成相當部分煤粉未完全燃燒,未燃燒的煤粉進入五號筒及窯尾二次燃燒,形成還原氣氛及局部高溫,造成下料管及C4、C5錐部結(jié)皮堵塞。
  2、劣質(zhì)煤中的有害成分在C3、C4、C5筒易富集,形成結(jié)皮。
  3、高灰分、低熱值的煤,易引起燒成帶溫度低,飛沙料增多,熟料產(chǎn)、質(zhì)量下降。
  4、高灰分、低熱值的煤,易產(chǎn)生灰分沉積及窯內(nèi)液相量的過早出現(xiàn),引起窯內(nèi)結(jié)圈,結(jié)蛋,磨蝕耐火磚,影響窯內(nèi)通風和窯的運行。

  三、劣質(zhì)煤煅燒的干法水泥廠優(yōu)化設(shè)計
  1、采用高細高產(chǎn)管磨制備煤粉
  劣質(zhì)煤不論是高灰份、低熱值的煙煤還是低揮發(fā)分的貧煤、無煙煤,用于煅燒回轉(zhuǎn)窯水泥熟料,首先要解決煤粉細度問題。煤粉細度對著火溫度和燃燒時間影響很大,提高煤粉細度,也就是增加煤粉中固定炭的比表面積,可使其與空氣接觸面積增大,有利于提高煤粉燃燒速度。

  目前,我國煅燒劣質(zhì)煤的水泥廠大部分采用高細管磨粉磨原煤。該磨機采用先進的技術(shù),增加了細磨、選粉、分離的能力,減少了倉內(nèi)過粉磨現(xiàn)象。磨機設(shè)有兩個研磨倉,一倉采用球形研磨體,主要承擔破碎和粗磨功能,二倉采用特制的鋼鍛,主要承擔細磨的作用,在一倉和二倉之間采用新型篩分隔倉板,原煤進入一倉粉磨,通過篩分隔倉板時,粗顆粒返回一倉,細粒進入二倉。在粉磨過程中,從窯頭抽入熱風,煤在磨內(nèi)邊烘干邊粉磨,制備出滿足煅燒要求的煤粉。

  采用高細管磨粉磨原煤,煤粉細度可達到80µm篩余2-5%,通過控制進磨風溫,出磨煤份水份小于1.5%。生產(chǎn)實踐證明,該煤粉細度完全能滿足劣質(zhì)煤煅燒熟料的要求。

  2、采用新型燃燒器
  煤粉燃燒器與窯系統(tǒng)產(chǎn)量、質(zhì)量、熱耗、耐火磚使用壽命密切相關(guān),是回轉(zhuǎn)窯煅燒水泥熟料的關(guān)鍵設(shè)備之一。

  燒劣質(zhì)煤要求燃燒器一次風溫盡量低,這樣可增加入窯二次風的比例,燃燒器的推力要大,以提高煤粉與高溫二次風的混合程度。

  目前,燒劣質(zhì)煤的強渦流型多通道燃燒,采用大速差原理,在燃燒器出口區(qū)域造成負壓回流區(qū),可使窯已著火的高溫煙氣及高溫二次風卷吸到燃燒器噴口,與溫度較低的一次風和煤粉混合;采用濃縮燃燒技術(shù),提高煤粉濃度,減少溫度較低的一次空氣吸熱量,充分利用具有較高溫度的二次風,達到降低煤粉氣流著火所需熱量的目的。

  這種燃燒器具有以下特點:對煤質(zhì)適應(yīng)性強,可燃燒劣質(zhì)煤;一次風量少,一般用風量約占理論燃燒空氣量的7-8%;煤粉與一、二次風混合充分,達到完全燃燒降低系統(tǒng)熱耗;火焰形狀調(diào)節(jié)靈活,能適應(yīng)窯內(nèi)熟料煅燒的需要;風翅及外風噴嘴更換方便,可適應(yīng)煤質(zhì)的大幅度變化。

  3、采用高效篦式冷卻機
  采用劣質(zhì)煤煅燒水泥熟料,回轉(zhuǎn)窯和分解爐要求有較高溫度的二、三次風溫,以利于煤粉燃燒。

  充氣梁高效篦式冷卻機具有以下優(yōu)點:熟料冷卻效果好,出篦式冷卻機熟料溫度小于60℃+環(huán)境溫度;熱回收效率高,達到74%;冷卻風量小,冷卻用風小于2.0Nm3/kg.cl。較普通篦式冷卻機可大幅提高二、三次風溫。

  4、采用先進的予熱分解系統(tǒng)
  煤粉在分解爐內(nèi)燃燒,除受煤粉自身特性影響外,還與分解爐內(nèi)溫度、氧氣濃度、煤粉在分解爐內(nèi)停留時間、煤粉與空氣的混合程度等有關(guān)。

  部分離線型分解爐,可使初期燃燒區(qū)有較高的氧濃度和燃燒溫度,煤的燃燒效率高,較大的分解爐爐容,可降低爐內(nèi)燃燒熱力強度,延長煤粉的停留時間,提高整體燃燒效率。

  HC-R系列予分解系統(tǒng),就是采用帶予燃室的半離線型分解爐。它有以下特點:

  1)燃料從予燃室頂部通過噴煤管進入,煤粉分散好,從噴煤管鼓入的新鮮空氣作為分解爐的助燃空氣,可提高爐內(nèi)氧氣濃度,降低CO、CO2濃度,有利于劣質(zhì)煤的燃燒。
  2)分解爐爐容大,爐內(nèi)截面風速低,煤粉在爐內(nèi)停留時間長,以保證煤粉在分解爐內(nèi)燃盡度和生料的分解率。
  3)分解爐混合室中部設(shè)置縮口,爐內(nèi)生料形成二次噴騰,從而加速生料與氣流的攪拌過程,在較低的過??諝庀?,能使燃料完全燃燒。
  4)為了預(yù)防煤粉在分解爐內(nèi)燃燒不完全,加長分解爐至五號筒之間的風管,提高煤粉的燃盡率。

  5、適當提高窯尾主排風機的風量
  燃燒高灰分、低熱值的煤,比燃燒優(yōu)質(zhì)煤理論所需空氣量大。窯尾主排風機排風量需相應(yīng)增大。

  四、劣質(zhì)煤煅燒的干法水泥廠應(yīng)用實例
  我院設(shè)計的湖南長沙印山臺水泥有限公司兩條2500t/d水泥熟料生產(chǎn)線,采用劣質(zhì)煤煅燒技術(shù),分別于2005年7月30號和2007年8月10號點火投料,都是實現(xiàn)當月達產(chǎn),日平均熟料產(chǎn)量穩(wěn)定在2750-2950噸。

  07年1-6月份一號線煤的工業(yè)分析(平均值)見表1:

                 表1 煤的工業(yè)分析(%) 

Aad

Vad

f-Cad

Qnet.ad(kcal/kg)

35.38

20.14

44.48

4872

  該生產(chǎn)線設(shè)計時,考慮到使用劣質(zhì)煤煅燒水泥熟料,采用了高細煤磨、高效冷卻機、帶予燃爐的予熱分解系統(tǒng)。

  部分主機設(shè)備見表2 。

表2 部分主機設(shè)備

編號

設(shè)備名稱 規(guī)格型號 技術(shù)性能

臺數(shù)

備注

1

回轉(zhuǎn)窯:φ4×60m ,i=3.5%

1

主傳動轉(zhuǎn)數(shù):0.41∽4.07r/min

 

 

1M1

主電動機:ZSN4-355-092,1P44

1

2

篦冷機

1

產(chǎn)量:2800~3000t/d;

 

 

入料溫度:1370℃;出料溫度:65+環(huán)境溫度;

 

 

3

MFB3090風掃煤磨:φ3.0×(6.5+2.5m)

1

產(chǎn)量:qm=18~20t/h;最大進料粒度:<25mm;

 

 

3M

主電動機:YRKK560-8,P=630KW, v=10000V,n=742rpm

1

4

煤磨動態(tài)選粉機

1

處理風量:48000~55000m3/h;產(chǎn)量:21~30噸

 

 

4M

立軸電機:Y200L-4;功率:P=30kW

1

5

高溫風機:W6-2×29№33.5F,qv=520000m3/h,P=9100Pa

1

氣體溫度:200~250℃,短時最高450 ℃

 

 

5M

主電機YKK710-6,10kV,IP44,1800kW

1

  燒成系統(tǒng)主要操作參數(shù)見表3

表3 燒成系統(tǒng)主要操作參數(shù)

名稱

主要參數(shù)

名稱

主要參數(shù)

熟料產(chǎn)量(t/h)

115~123

三次風閥開度(%)

70~80

回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)

3.8~3.9

予燃室出口溫度(℃)

870~890

窯頭煤(t/h)

5.0~6.0

分解爐出口溫度(℃)

850~870

窯尾煤(t/h)

8~10

C5出口溫度(℃)

840~860

窯尾煙室溫度(℃)

950~1025

C1出口溫度(℃)

330~350

窯尾煙室壓力(℃)

-80~-120

C1出口壓力(Pa)

-5000~-5800

三次風溫度(℃)

900~960

f-CaO(%)

0.3~1.0

  五、結(jié)論
  采用劣質(zhì)煤煅燒水泥熟料,設(shè)計中,要充分考慮到劣質(zhì)煤的燃燒特性,選用合適的煤磨、篦冷機、予熱分解系統(tǒng)、風機等相關(guān)設(shè)備,通過加強管理和優(yōu)化操作,采用劣質(zhì)煤,可以煅燒出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的水泥熟料。劣質(zhì)煤煅燒水泥熟料,可充分利用當?shù)氐娜剂腺Y源,降低水泥廠生產(chǎn)成本,具有廣闊的應(yīng)用前景。

編輯:

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