蒙煤在新型干法窯上的應用

　　一、概述
　　南方水泥旗下的江蘇新街南方水泥有限公司的5000t/d熟料生產線工藝配置是1*Φ4.8m×74m回轉窯；RF5/5000預熱器，在線NC噴旋管道式分解爐；2*Φ4.6×（9.5+3.5）中卸烘干原料磨；1*ZGM113G煤立磨配備LPM2×7D-OOM汽箱式脈沖式袋收塵；1*NC39325新型推動篦式冷卻機；使用北京某廠生產的NC-15II型三風道燃燒器和普通單風道燃燒器　配備了一座裝機為9MW余熱發(fā)電站。

　　投產后，使用山東、山西等地煙煤很快實現(xiàn)了達標、達產。2009年初，山東煤價上漲帶動了山西等地煙煤價格過快上漲，到場煤價最高已經接近950元/噸；熟料能耗成本越來越高，為此，公司決定從2009年3月起試用蒙煤（內蒙古產煤）進行熟料生產。

　　蒙煤具有價格低（比同質量的其他煤種低50-60元/噸）、低硫份(St.ad =0.5%左右)、熱值高（Qnet,ad5800kcal/kg以上)、貨源充足、煤質穩(wěn)定可靠的特點；但蒙煤自身也存在著的內、外水份高的問題，在使用中給煅燒、煤粉的水分控制、煤磨系統(tǒng)的操作等帶來了一定的負面影響，也影響到了蒙煤的普及。

　　為了充分利用好這一豐富的煤炭資源，克服蒙煤自身存在的缺點，更好、更廣泛地應用到實際生產中來，我們經過反復試驗、不斷摸索和改進使用方法，基本解決了使用中遇到的難題，在生產中取得了很好的效果。熟料實物煤耗及標準煤耗指標一直保持著較高水平；為企業(yè)帶來了較好的經濟效益。

　　二、不同煤種煤質在我公司實際生產中的應用效果
　　1 蒙煤和山西、山東煤質情況
　　

表1 蒙煤、山東和山西煤煤質（優(yōu)質）分析

類別

Mad%

Aad%

Vad%

St.ad%

Qnet,ad(kcal/kg)

蒙煤煙煤(原煤)

蒙1

3.48

12.37

27.76

0.53

6414

蒙2

4.26

15.22

26.86

0.48

6029

山西煙煤(原煤)

晉1

1.58

19.45

31.42

0.83

6010

晉2

1.83

21.77

29.70

0.62

5804

山東煙煤(原煤)

魯1

1.38

19.97

30.12

0.87

6089

魯2

0.97

25.60

28.54

1.02

5652

　    2、不同煤種、相同煤質對生產技術經濟指標的影響

  表2　2009年9月-2010年5月平均結果

煤種

窯產量/ (t/d)

余熱發(fā)電量(萬度/日)

實物煤耗(kg/t)

標準煤耗(kg/t)

28d抗壓強度/MPa

蒙煤1

6230

15.6

144

105.9

56.4

蒙煤2

6180

16.5

146

107.4

55.7

山東1

6100

18..2

146

107

57.5

山東2

6200

18.6

145

107.7

57.0

山西1

6200

19.9

145

106.4

57.9

山西2

6300

20.2

146

107.6

57.1

　　從上表2的對比數(shù)據(jù)來看，蒙煤與其他煤種相比在窯的熟料產量、煤耗方面基本上沒有差別。但是對余熱發(fā)電量和熟料的28天抗壓強度增長有一定影響。究其原因，個人認為噴入窯內的煤粉受內水高的影響造成黑火頭變長，火力強度減弱，生成A礦物的反應時間相對縮短造成的。雖然物料通過燒成帶和冷卻帶的時間沒變，但是這種熟料受到煅燒時間不足和煤粉“爆燃”急燒因素的影響導致結粒不好，熟料黃心、飛砂、致密度下降，熟料質量下降。熟料進入篦冷機后出現(xiàn)的揚塵量大，窯頭發(fā)混的現(xiàn)象，也影響了發(fā)電效果。

　　三、技術改進措施
　?。ㄒ唬┌盐赵疾牧咸匦裕貙掃x材渠道
　　為了彌補蒙煤在余熱發(fā)電和熟料后期強度這兩方面不盡人意的缺陷，我們首先從原料入手，掌握原料的實際狀況。由于該公司使用的石灰石含硫量高（SO3為0.4%）熟料中的SO3含量一直保持在0.95-1.0%之間、R2O含量為0.9%左右，生料和熟料全分析各組分的含量一直低于97.5%；較高的堿和硫等有害成分嚴重影響了熟料后期強度的增長；而石灰石礦含硫量高的現(xiàn)狀無法改變，我們決定從輔助材料方面進行硫含量控制，以保證熟料品質合格。

　　我們先后采取了用鋼渣代替鐵粉、用黑煤矸石代替部分粘土進行配料。使用鋼渣的好處除了降低制造成本外，主要是鋼渣經過了高溫熱加工，晶格受到破壞，結構疏松、荷點低，液相產出早，參與熟料生成反應速度快、數(shù)量多，可借用它起到“晶種”作用；而使用黑煤矸石則是為了提高原料磨臺時產量保證生料滿足熟料產能的發(fā)揮，利用黑煤矸石殘留的熱值降低分解爐煤粉噴入量，提高窯前溫度和篦冷機進入AQC鍋爐入口風溫；摻配黑煤矸石后，窯頭AQC鍋爐入口溫度迅速提高到了430°C以上，解決了窯頭鍋爐蒸汽量不足的問題。這個改變不僅降低熟料成本，更主要是改善了入窯生料的易燒性，通過鋼渣的“晶種”作用形成了熟料“粒核”幫助降低了入窯生料的分解率（由97%下控為93%），減少了尾煤的用量。

 　　根據(jù)進廠物料的化學分析結果（見表3）我們考慮到將熟料三項率值設計為KH=0.930;SM=2.60;IM=1.5（實際結果見表4）。為了保證配料方案得到完整實施，我們對原料組分和種類進行了嚴格的篩選，對生產數(shù)據(jù)進行認真歸納，現(xiàn)將原料、生熟料分析結果羅列如下：

改變原料配料組分后不同煤種煤質的技術經濟指標對比（2009年9月-2010年5月）

表3　原材料化學分析結果           

項目

燒失量

SiO2

Ai2O3

Fe2O3

CaO

MgO

∑

SO3

水分-

R2O

石灰石

38.4

9.12

0.59

0.37

48.65

0.62

97.75

0.34

2.0

 

粘土

8.23

63.72

14.04

6.95

2.40

1.17

96.51

/

9.0

 

砂巖

2.81

76.72

8.06

7.93

1.2

0.37

97.09

/

12.4

 

煤矸石

14.73

52.02

18.49

5.12

1.54

0.92

92.82

0.54

5.5

1.55

鋼渣(本地)

/

9.66

2.31

33.22

40.84

9.95

96.08

 

2.0

 

鋼渣（寶鋼）

/

10.32

2.97

35.21

38.76

9.32

96.58

 

2.2

 

　　采用同質的蒙煤和山西煤進行熟料生產后的生熟料化學分析結果如下：

表4 生料熟料全分析結果

項目

燒失量

SiO2

Ai2O3

Fe2O3

CaO

MgO

∑

KH

SM

IM

生料（蒙煤方案）

34.56

13.43

3.12

2.14

43.52

1.17

97.24

0.996

2.56

1.46

熟料（蒙煤方案

0.06

21.46

4.88

3.39

65.48

1.91

97.17

0.937

2.60

1.44

生料（晉煤方案）

34.24

13.30

3.14

2.08

43.20

1.14

97.09

1.002

2.55

1.51

熟料（晉煤方案）

0.12

21.03

5.19

3.21

65.31

2.01

96.79

0.94

2.51

1.62

　　此方案熟料物料檢驗結果：

　　蒙煤方案3天抗壓強度：33.3Mpa           28天抗壓強度：57.4Mpa
　　晉煤方案3天抗壓強度：34.3Mpa           28天抗壓強度：58.0Mpa

　　兩種方案的結果基本接近。三天強度較高，后期強度值也達到了預期指標。

 表5 蒙煤在不同原料配料中工業(yè)試驗對比情況    

對比項目

全煤矸石配料(方案1)

全粘土配料

(方案2)

煤矸石：粘土=1:3配料(方案3)

備  注

原料磨產量A（平均）T/H

225

215

220

中卸磨

原料磨產量B（平均）T/H

235

210

230

中卸磨

熟料產量（平均）T/D

6298

6055 / 5961 / 6122.

6207 / 6344

 

發(fā)電量（平均）Kwh/D

18724

152888 / 166073 /172961

184968 / 190320

 

實物煤耗（平均）Kg/t

145

148

147

 

標準煤耗（平均）Kg/t

106.7

108.9-111

107.4

 

熟料綜合電耗kwh/t

63.98

64.94 / 66.97 / 66.34

64.61 / 65.1

原料磨為閉路中卸磨

熟料3天強度（Mpa）

33.1

32.2

32.8

 

熟料28天強度（Mpa）

55.7

55.3

56.2

 

綜合評價

生料易磨；產量高；電耗低

發(fā)電好；C4、C5錐部及下料管結皮嚴重

入磨水分大，產量低；

勉強維持窯需求，發(fā)電差；

堵料造成配料困難

發(fā)電、產量高；電耗較低；煤耗低

不堵料，綜合情況較好

 

　　從表5中可以看出，在穩(wěn)定熟料產量（6200T/D）的前提下，采用不同的硅質校正原料對發(fā)電量影響比較明顯，蒙煤在全粘土配料的方案中表現(xiàn)較差。但是摻加煤矸石后，無論是全部采用煤矸石還是部分摻配都對發(fā)電量有較大的提升，日均發(fā)電量達到了18萬度以上。因此，我們確定采用粘土摻配煤矸石（3:1）這種方案進行生產。

　?。ǘ┱覝蕟栴}的關鍵，有針對性地進行相關調控
　　1)解決蒙煤外水烘干問題
　　出磨煤粉的水分難以控制。蒙煤的全水一般都是在16-18%之間，煤粉內水分一般都在4.8-5.9%之間，甚至還有7%的結果出現(xiàn)。外水一般為12-13%之間；控制出磨煤粉外水分的最直接的方法就是提高入磨風溫，這對煤磨收塵系統(tǒng)來說是個考驗。既要盡量降低煤粉水分，又要兼顧系統(tǒng)安全。煤磨的出口溫度不宜過高（受袋除塵器濾袋及煤粉制備系統(tǒng)防火安全考慮），水分烘干受到限制，影響了磨機的產能發(fā)揮。

　　2)解決煤粉遲燃帶來的問題。
　　由于煤粉水分大導致火焰黑火頭長，燒成帶后移1-2米，熟料C3S形成時間短，不利于A礦的形成和發(fā)育。煤粉噴入窯內后，在出噴煤管后500mm會出現(xiàn)“爆燃”現(xiàn)象，對熟料顆粒外表面造成急燒。二次風溫比使用其它煤種要求的溫度(1050±50) ℃低50℃左右；據(jù)有關技術資料中介紹：煤粉中保持1.0%～1.5%的水分可以促進燃燒，但過量的水分卻阻礙煤粉燃燒。煤粉水分每增加1.0%，火焰溫度約降低10～20℃，煤粉水分對火焰溫度的影響比灰分約大一倍。根據(jù)這一現(xiàn)狀，我們只能在燃燒器位置和內外風使用上做文章，調整內外風閥的開度，移動燃燒器的位置進行適應。

　　3）解決煤磨袋收塵通風和收塵問題
　　由于蒙煤的外水較高，出磨煙氣中濕度大，煤磨收塵系統(tǒng)阻力增大；加大煤磨系統(tǒng)的排風量，袋式收塵器出口負壓要達到8000-8500Pa進出口壓差達到1000-1500Pa這一負壓差值要比使用山西、山東的煤要高出900-1200Pa; 才能發(fā)揮煤磨的產能，袋收塵容易出現(xiàn)“糊袋”問題；

　　我們采取了如下措施進行調整
　　1)降低進廠原煤水分，減輕生產負擔，為降低出磨煤粉水分創(chuàng)造條件。進廠原煤的驗收標準中對全水指標提出了明確的要求，蒙煤進廠外水控制標準為<10%,超標部分按超標百分比數(shù)值予以扣除。

　　2） 合理制定質量控制指標，優(yōu)化煤磨操作工藝參數(shù)，強化系統(tǒng)通風，降低入窯煤粉細度和水分
　　控制煤粉細度來彌補高水分對火焰燃燒速度帶來的影響；以往可根據(jù)煤的揮發(fā)份高低和煤質的好壞對出磨煤粉的細度進行靈活調整，現(xiàn)在必須更加嚴格地控制煤粉細度（細度指標<8%）。提高入磨溫度由240℃提高至330-340℃左右，出磨溫度由60℃提高至65-70℃并嚴格限制高溫。增大系統(tǒng)排風，設定煤磨進風負壓為710—760Pa;出口負壓為6000-6500 Pa；袋收塵出口負壓為7900-8500 Pa；袋收塵濾袋采用防火、防靜電、防粘附材質；氣動振打間隔由60秒/次改為45秒/次，氣缸壓力由4.5Kg/cm2調至6Kg/cm2強化振打功能。

　　3） 調整篦冷機一、二、三段篦速，穩(wěn)定二段篦床料層厚度（500-600mm）
　　采用煤矸石配料后，熟料黏性增大。隨著二次風溫的提高，一段篦床上的熟料溫度上升，一段卸料阻力增大。因此，一段篦速由13HZ調整為15HZ，篦床壓力調整為6-7Mpa;二段篦速調整為13 HZ，篦床壓力調整為10 Mpa;三段篦速調整為17 HZ，篦床壓力為9 Mpa;二段料層厚度保持在500-600mm左右，以維持穩(wěn)定的AQC鍋爐入口溫度和較高的熱能利用率。

　　4)調整燃燒器位置，熱態(tài)下將燃燒器調整離窯口150-200mm處。燃燒器外風閥門開度適當關小（70-80%）內風閥門開度保持100%；一次風壓保持在25KPa左右不變，根據(jù)煤質外風調整在70%～80%之間，煤風管端部與外風管噴嘴端部平齊，即將一次風截面積調至最小，一次風量最小，加大高溫二次風的用量，提高煤粉的燃燒速度和燒成帶溫度。這與使用山西、山東低內水的煤種調整方向截然相反；目的是使燒成帶延長并前移，有利于提高二次風溫（1050°C以上）。

　　5）增加三次風量，減少入窯的二次風量。

　　6）開設分解爐出口彎管清灰孔和操作平臺；

　　在分解爐出口彎管拱形最高點的管道橫截面位置，