浅谈劣质煤在新型干法水泥厂上的应用

　　一、前言
　　水泥厂熟料煅烧使用燃料主要有煤和油。我国原油比较紧张，水泥厂熟料煅烧使用燃料基本上全部是煤。水泥厂是用煤大户，早期，我国水泥回转窑熟料煅烧使用的燃料主要是高热值（≥5500kcal/kg）、高挥发份（≥25%）的优质烟煤。但我国煤炭储量的地区分布很不均匀，大量的优质煤炭集中在华北、西北及中南的部分地区，而工业较发达的南方及沿海地区储量相对有限，且大多为劣质煤。若能利用劣质煤（指无烟煤、贫煤及褐煤）代替优质烟煤煅烧水泥熟料，可大大降低水泥成本，提高水泥厂的经济效益。如今，水泥厂竟争越来越激烈，为了降低水泥成本，越来越多的水泥厂希望使用劣质煤煅烧水泥熟料。

　　二、劣质煤对水泥厂窑煅烧的影响
　　1、由于煤质差,造成相当部分煤粉未完全燃烧,未燃烧的煤粉进入五号筒及窑尾二次燃烧,形成还原气氛及局部高温,造成下料管及C4、C5锥部结皮堵塞。
　　2、劣质煤中的有害成分在C3、C4、C5筒易富集，形成结皮。
　　3、高灰分、低热值的煤，易引起烧成带温度低，飞沙料增多，熟料产、质量下降。
　　4、高灰分、低热值的煤，易产生灰分沉积及窑内液相量的过早出现，引起窑内结圈，结蛋，磨蚀耐火砖，影响窑内通风和窑的运行。

　　三、劣质煤煅烧的干法水泥厂优化设计
　　1、采用高细高产管磨制备煤粉
　　劣质煤不论是高灰份、低热值的烟煤还是低挥发分的贫煤、无烟煤，用于煅烧回转窑水泥熟料，首先要解决煤粉细度问题。煤粉细度对着火温度和燃烧时间影响很大，提高煤粉细度，也就是增加煤粉中固定炭的比表面积，可使其与空气接触面积增大，有利于提高煤粉燃烧速度。

　　目前，我国煅烧劣质煤的水泥厂大部分采用高细管磨粉磨原煤。该磨机采用先进的技术，增加了细磨、选粉、分离的能力，减少了仓内过粉磨现象。磨机设有两个研磨仓，一仓采用球形研磨体，主要承担破碎和粗磨功能，二仓采用特制的钢锻，主要承担细磨的作用，在一仓和二仓之间采用新型筛分隔仓板，原煤进入一仓粉磨，通过筛分隔仓板时，粗颗粒返回一仓，细粒进入二仓。在粉磨过程中，从窑头抽入热风，煤在磨内边烘干边粉磨，制备出满足煅烧要求的煤粉。

　　采用高细管磨粉磨原煤，煤粉细度可达到80µm筛余2-5%，通过控制进磨风温，出磨煤份水份小于1.5%。生产实践证明，该煤粉细度完全能满足劣质煤煅烧熟料的要求。

　　2、采用新型燃烧器
　　煤粉燃烧器与窑系统产量、质量、热耗、耐火砖使用寿命密切相关，是回转窑煅烧水泥熟料的关键设备之一。

　　烧劣质煤要求燃烧器一次风温尽量低，这样可增加入窑二次风的比例，燃烧器的推力要大，以提高煤粉与高温二次风的混合程度。

　　目前，烧劣质煤的强涡流型多通道燃烧，采用大速差原理，在燃烧器出口区域造成负压回流区，可使窑已着火的高温烟气及高温二次风卷吸到燃烧器喷口，与温度较低的一次风和煤粉混合；采用浓缩燃烧技术，提高煤粉浓度，减少温度较低的一次空气吸热量，充分利用具有较高温度的二次风，达到降低煤粉气流着火所需热量的目的。

　　这种燃烧器具有以下特点：对煤质适应性强，可燃烧劣质煤；一次风量少，一般用风量约占理论燃烧空气量的7-8%；煤粉与一、二次风混合充分，达到完全燃烧降低系统热耗；火焰形状调节灵活，能适应窑内熟料煅烧的需要；风翅及外风喷嘴更换方便，可适应煤质的大幅度变化。

　　3、采用高效篦式冷却机
　　采用劣质煤煅烧水泥熟料，回转窑和分解炉要求有较高温度的二、三次风温，以利于煤粉燃烧。

　　充气梁高效篦式冷却机具有以下优点：熟料冷却效果好，出篦式冷却机熟料温度小于60℃+环境温度；热回收效率高，达到74%；冷却风量小，冷却用风小于2.0Nm3/kg.cl。较普通篦式冷却机可大幅提高二、三次风温。

　　4、采用先进的予热分解系统
　　煤粉在分解炉内燃烧，除受煤粉自身特性影响外，还与分解炉内温度、氧气浓度、煤粉在分解炉内停留时间、煤粉与空气的混合程度等有关。

　　部分离线型分解炉，可使初期燃烧区有较高的氧浓度和燃烧温度，煤的燃烧效率高，较大的分解炉炉容，可降低炉内燃烧热力强度，延长煤粉的停留时间，提高整体燃烧效率。

　　HC-R系列予分解系统，就是采用带予燃室的半离线型分解炉。它有以下特点：

　　1）燃料从予燃室顶部通过喷煤管进入，煤粉分散好，从喷煤管鼓入的新鲜空气作为分解炉的助燃空气，可提高炉内氧气浓度，降低CO、CO2浓度，有利于劣质煤的燃烧。
　　2）分解炉炉容大，炉内截面风速低，煤粉在炉内停留时间长，以保证煤粉在分解炉内燃尽度和生料的分解率。
　　3）分解炉混合室中部设置缩口，炉内生料形成二次喷腾，从而加速生料与气流的搅拌过程，在较低的过剩空气下，能使燃料完全燃烧。
　　4）为了预防煤粉在分解炉内燃烧不完全，加长分解炉至五号筒之间的风管，提高煤粉的燃尽率。

　　5、适当提高窑尾主排风机的风量
　　燃烧高灰分、低热值的煤，比燃烧优质煤理论所需空气量大。窑尾主排风机排风量需相应增大。

　　四、劣质煤煅烧的干法水泥厂应用实例
　　我院设计的湖南长沙印山台水泥有限公司两条2500t/d水泥熟料生产线,采用劣质煤煅烧技术，分别于2005年7月30号和2007年8月10号点火投料，都是实现当月达产，日平均熟料产量稳定在2750-2950吨。

　　07年1-6月份一号线煤的工业分析（平均值）见表1：

                 表1 煤的工业分析(%) 

　　该生产线设计时，考虑到使用劣质煤煅烧水泥熟料，采用了高细煤磨、高效冷却机、带予燃炉的予热分解系统。

　　部分主机设备见表2 。

表2 部分主机设备

　　烧成系统主要操作参数见表3

表3 烧成系统主要操作参数

　　五、结论
　　采用劣质煤煅烧水泥熟料，设计中，要充分考虑到劣质煤的燃烧特性，选用合适的煤磨、篦冷机、予热分解系统、风机等相关设备，通过加强管理和优化操作，采用劣质煤，可以煅烧出优质、高产的水泥熟料。劣质煤煅烧水泥熟料,可充分利用当地的燃料资源，降低水泥厂生产成本，具有广阔的应用前景。