100%使用無煙煤在窯外分解窯煅燒應注意的問題

1　煅燒應注意事項

1.1　無煙煤的煤質和粉磨要求

1.1.1　使用煤質穩(wěn)定且灰分低熱值高的無煙煤
現將我廠生產有代表性的1999年1月～2000年5月的煤粉情況統(tǒng)計于表1和表2中。

我廠無煙煤原質量好且基本穩(wěn)定在表1修正值范圍，因而未設預均化堆場，生產工況還算基本穩(wěn)定。后大量使用不同礦點的小煤窯煤炭，其質量不穩(wěn)定(熱值高低起伏大)且變化頻繁。例如，1999年8月基本上是一班一種煤質，熱值波動最大1672kJ/kg，引起窯工況的大波動，使操作困難、窯喂料量降低、熟料質量下降、設備破壞加快，嚴重影響生產。因此設計時配套原煤預均化堆場以保證無煙煤的煤質穩(wěn)定是非常必要的。

1.1.2　無煙煤的粉磨要求和粉磨特性
　　

KHD公司要求我廠煤粉細度為窯用R_0.09≤5.0%、分解爐用R_0.09≤3.0%。由于我們使用的是80μm篩且缺少使用無煙煤的經驗，故試生產時控制煤粉細度為窯用R_0.08≤5.0%、分解爐用R_0.08≤3.0%。實際生產中很難長期穩(wěn)定達到此控制目標(1999年1月～2000年5月平均細度R_0.08為6.6%)。經過對各種細度煤煅燒情況的觀察，筆者認為:分解爐煤除非細度級配很合理否則應盡可能細；窯頭煤據窯型可在R_0.08<10%內適當選用。
　　

無煙煤易磨性差(磨蝕性強)、靜電效果強，實際生產中使用的熱風溫度較高，而原煤水分較低(一般<8%)，且無煙煤的固定碳含量高，使細煤粉活性較高，因此當系統(tǒng)出現過粉磨時細煤粉易帶靜電，產生糊球，導致研磨能力下降。
　　

我廠煤磨平均臺時產量在12～18t/h(其設計能力18t/h)，所幸實際使用少于12　t/h，尚能滿足生產，因此設備選型也要注意。

1.2　有關設備選型或使用注意事項

1.2.1　回轉窯
　　

生產實踐表明:相對Φ4m×43m窯而言，當窯頭煤粉細度R_0.08≤7%時窯可行；當窯頭煤粉細度R_0.08<10%時最好將窯酌情加長，因為這種細度煤粉顆粒級配較差不易燃燒(升溫時在窯頭工業(yè)電視里通?？梢姷酱罅看置悍刍鹦菈嬄?；在投料過程中因為二次風溫低使燒成帶后移，導致尾溫有時達1250℃)；正常運行時控制窯用R_0.08≤8.0%對47m窯是完全可行的，偶爾出現R_0.08為8.0%～10%也不大影響生產(不過二次風溫低時影響較大)。

1.2.2　分解爐
　　

我公司使用KHD公司的PYROTOP型離線式管道分解爐，據南京化工大學1998年12月的標定結果，分解爐出口氣體中沒有CO，但分解爐出口煤粉燃盡度為76%，可見分解爐內煤粉存在機械不完全燃燒。近幾年生產中有時發(fā)現五級筒出口有嚴重溫度倒掛現象且內筒壽命較短。這是因為分解爐用煤粉有時出現一些稍粗顆粒造成的?，F隨操作的完善和煤粉細度的合理控制，機械不完全燃燒現象已較少發(fā)生。

1.2.3　三風道噴煤管
　　

燃燒器為PYROJET三風道噴煤管，型號HPJ/190K。KHD公司給我廠配的外風(噴射風)速度較小(為170m/s)，內風也一樣，因此我們曾一度使用表3中第2種方法，但火焰過短。據資料介紹，該噴煤管原是為適應低熱值燃料(甚至16747kJ/kg的低質煤)而開發(fā)的，火焰短且穩(wěn)定。我廠最初送給KHD公司檢驗的煤熱值僅為20088kJ/kg，灰分達39%，但實際使用的是灰分低、熱值高的無煙煤，這種煤的使用無疑使火焰變得更短、燒成帶火力過分集中。因此還應據煤質情況控制內外風量。

注：由于無法測定實際內外風速度，在此只能用風壓來說明，內外風風壓范圍均在0～16.5kPa。
　　

后又標定出所供煤管的一次風量過大(達15%)，于是使用表3中后幾種方法，并把噴煤管一次風機風閥開度控制在60%(因為設計一次風量為8%)。但使用第3和第4種方法顯然有點頻繁，且內外風不匹配。
　　

最后我們摸索出第5種方法(也是燒出后面總結的高強度熟料最匹配的1種):即關小一次風機風閥到60%，穩(wěn)定1∶1或45∶55的內外風，穩(wěn)定煤管位置，通過相對穩(wěn)定生產操作適應不同工況。對窯筒體掃描儀有關記錄跟蹤發(fā)現:在1個生產周期里，生產操作相對穩(wěn)定(指合理應對各種變化)，整個燒成帶除窯口幾個位置窯皮時掉時補外其它基本不變，只有過渡帶前后變化較大。在隨后幾個周期結果相類似，只是有時有后窯皮微隆起但不會成圈?？梢姡@種使用方法是相對合理的。

1.2.4　燃油裝置
　　

由于無煙煤著火溫度高，在點火升溫到投料初期和工況波動期及二、三次風溫欠佳時，需燒柴油。窯頭是Pillard公司的MY67型油燃燒器，能力250～1000kg/h，此燃燒器設在三風道煤管中心。點火升溫過程可分燒柴油(尾溫常溫～600℃)和油煤混燒(尾溫600℃到投料后二次風溫約800℃)2個階段。當有足夠且相對穩(wěn)定的二次風溫(或據火焰黑火頭情況而定)時方可斷去柴油，實現無煙煤的獨立燃燒。
　　

窯升溫過程的用油量大，一般至少要用24h約15～20t油。由于油遠比煤貴，因此應提早油煤混燒。應注意:1)利用油明火溫度提早喂煤燃燒，即不以尾溫為參考，以油火焰溫度為參考，因為油火焰溫度高可使少量無煙煤著火燃燒；2)喂煤計量秤和一次風量調節(jié)要靈活匹配，最小量約0.1t/h為宜(我廠窯頭最小喂煤能力0.5t/h，太大有上飄現象)，且能以約0.1t/h量逐步調節(jié)，特別計量要穩(wěn)而不宜大波動(波動過大易熄火)，并隨火焰情況而酌情減油，加煤減油的比例以煤被油火焰滲透的程度而定(原則上以黑火頭短近似于無，且火焰活潑不下飄為宜)；3)升溫過程注重窯前溫度，也是為后面投料時不熄火作的鋪墊，因此，拉風不宜太大以窯頭有微負壓及廢氣有適量O₂為宜；4)建議窯升溫用煤粉磨細些或在分解爐煤粉輸送線上分一路入窯，因為顆粒細容易穩(wěn)定火焰，反之，易熄火。
　　

我廠一般到油量最大(此時尾溫約500～600℃)時才喂煤混燒。如果能達到上述條件，完全可更早進行油煤混燒。
　　

在分解爐煤次燃燒器下方(以煤喂入后能遇到火焰為宜)安裝了1個S₃型簡易燃油噴槍，由于此位置離煤燃燒器近，因此用火焰的明火高溫可促使次燃燒器煤粉的燃燒，再由此引燃主燃燒器煤粉，達到分解爐煤粉燃燒的目的。利用油的明火效果和熱料助燃的效果可使分解爐快速喂煤升溫并快速投料。投料運行后，當三次風溫達約600℃時，便可斷油并退出油槍。生產經驗證明，該油槍帶來的明火效果在實際生產中的作用是很大的。

1.2.5　高溫風機能力要有富余
　　

我廠高溫風機富余能力不大，所配電動機剛好夠用。窯工況正常時，雖喂料可達130～135t/h(生料料耗1.52～1.55)，電動機轉速可提高到900～910r/min，電流約在770～790A，但此時風機已是滿負荷運行(98%～100%)；而工況異常時，系統(tǒng)阻力增加，往往顯得排風不足，窯頭出現正壓。且這樣滿負荷使用，風機有時易出現較大振動，并因此影響生產。
　　

正常生產時，喂料量通常接近最大而高溫風機能力也已達最大，因此在相對穩(wěn)定的生產操作中其火焰長短也相對穩(wěn)定；又因無煙煤燃盡時間較長，煤灰及未燒盡的粗顆粒煤往往落在窯燒成帶末端，從而改變物料成分并提前出現液相，最終結后圈。如果高溫風機能力有富余，就可通過拉風改變窯內氧含量以影響粉煤燃盡時間及調節(jié)火焰長度，從而使煤灰及未燒盡粗煤粉顆粒的落點不時變動，防止結后圈。
　　

實際生產中煤粉細度并不能100%控制合格，即使篩余合格也難免有或多或少的粗顆粒。正常生產中往往因此而出現廢氣量突然增加，卻因拉風不足影響工況、降低喂料量等。
　　

雖然我廠熟料產量可達2000t/d，但風機已近極限，正常生產中一旦工況異常(如結皮結圈等)，只能降低產量改變其它操作參數，從而破壞工況穩(wěn)定。

2　使用無煙煤煅燒的生料配比

　　曾有觀點認為回轉窯燒無煙煤的工況條件差、操作困難、熟料質量受影響。這觀點不能說完全錯誤。畢竟投料運行到轉入正常運行的過程時工況條件差、操作也較麻煩，會出現一些次熟料，但這些次熟料有專門的貯庫，且投料到有穩(wěn)定的860～960℃的三次風溫需要4～8h，這期間的合格熟料(指fCaO<2.0%)強度是比正常生產時低些，但量少，不影響整體熟料強度。事實上，我們的熟料月平均28d強度均在65MPa以上。
　　

對工況較穩(wěn)定、燃燒條件適中、操作平衡的生產日進行跟蹤統(tǒng)計，發(fā)現熟料結粒均齊細小(結粒以黃豆大小為主、結實致密不黃心、暗黑有光澤或暗灰無光澤)；fCaO約在1.0%±0.3%，升重在1325±50g/L；抗壓強度R₃≥34MPa或R₂₈≥67MPa(暗黑有光澤的強度較高、暗灰無光澤的強度次之)。通過總結發(fā)現這些生產日主要在1998年12月后，此之前的熟料不但強度較低且不穩(wěn)定。這與配料和煅燒均有關系。
　　

在此把生產較正常的1999年4月～2000年5月間R₃≥34MPa和R₂₈≥67MPa所有生產日(68個與86個)熟料情況分別列表4和表5，把R₃≥34MPa且R₂₈≥67MPa的生產日(45個)又挑出列于表6。由于篇幅問題，表中原始生產日略去，只留下平均值、最大值與最小值等作為參考。