淺談劣質(zhì)煤在新型干法水泥廠上的應(yīng)用

　　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(%) 

　　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

　　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)

　　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。