蒙煤在新型干法窯上的應用

　　投產(chǎn)后，使用山東、山西等地煙煤很快實現(xiàn)了達標、達產(chǎn)。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(jīng)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(nèi)蒙古產(chǎn)煤）進行熟料生產(chǎn)。

　　蒙煤具有價格低（比同質(zhì)量的其他煤種低50-60元/噸）、低硫份(St.ad =0.5%左右)、熱值高（Q_net,ad5800kcal/kg以上)、貨源充足、煤質(zhì)穩(wěn)定可靠的特點；但蒙煤自身也存在著的內(nèi)、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(chǎn)中來，我們經(jīng)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(chǎn)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(jīng)濟效益。

　　二、不同煤種煤質(zhì)在我公司實際生產(chǎn)中的應用效果
　　1 蒙煤和山西、山東煤質(zhì)情況
　　

表1 蒙煤、山東和山西煤煤質(zhì)（優(yōu)質(zhì)）分析

　    2、不同煤種、相同煤質(zhì)對生產(chǎn)技術經(jīng)濟指標的影響

  表2　2009年9月-2010年5月平均結果

　　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(chǎn)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(nèi)的煤粉受內(nèi)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(zhì)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
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　　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(zhì)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(jīng)過了高溫熱加工，晶格受到破壞，結構疏松、荷點低，液相產(chǎn)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(chǎn)量保證生料滿足熟料產(chǎn)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(chǎn)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(zhì)的技術經(jīng)濟指標對比（2009年9月-2010年5月）

表3　原材料化學分析結果           

　　采用同質(zhì)的蒙煤和山西煤進行熟料生產(chǎn)后的生熟料化學分析結果如下：

表4 生料熟料全分析結果

　　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    

　　從表5中可以看出，在穩(wěn)定熟料產(chǎn)量（6200T/D）的前提下，采用不同的硅質(zhì)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(chǎn)。

　?。ǘ┱覝蕟栴}的關鍵，有針對性地進行相關調(diào)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(nèi)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(chǎn)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(nèi)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(nèi)外風使用上做文章，調(diào)整內(nèi)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(chǎn)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(diào)整
　　1)降低進廠原煤水分，減輕生產(chǎn)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(zhì)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(zhì)的好壞對出磨煤粉的細度進行靈活調(diào)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(zhì)；氣動振打間隔由60秒/次改為45秒/次，氣缸壓力由4.5Kg/cm²調(diào)至6Kg/cm²強化振打功能。

　　3） 調(diào)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(diào)整為15HZ，篦床壓力調(diào)整為6-7Mpa;二段篦速調(diào)整為13 HZ，篦床壓力調(diào)整為10 Mpa;三段篦速調(diào)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(diào)整燃燒器位置，熱態(tài)下將燃燒器調(diào)整離窯口150-200mm處。燃燒器外風閥門開度適當關?。?0-80%）內(nèi)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(zhì)外風調(diào)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(diào)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(nèi)水的煤種調(diào)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，在管道中軸線偏下200mm處對開2個清灰孔門；當中控室判斷彎管上可能存在較多集料的時候，通知現(xiàn)場崗位人員及時進行清理，防止塌料的問題出現(xiàn)，保持窯系統(tǒng)穩(wěn)定用風。

　　四、 其他情況說明
　　由于我公司石灰石礦SO₃含量、其他原料中帶入熟料中的R₂0含量偏高，導致熟料中的有害成分較多（熟料中的SO₃為0.95-1.0%之間、堿含量為0.9%左右），影響了熟料的后期強度的增長；硫的成分在熟料燒成過程中形成的硫鋁酸鈣對早期強度有貢獻，但對后期強度提高有較大影響；在生產(chǎn)中盡量減少其他原材料帶入有害成分，對熟料內(nèi)在質(zhì)量的提高有很大幫助。

　　據(jù)調(diào)查，蒙煤的年使用量已經(jīng)慢慢逼近山西等地的煙煤用量，成為第二大煤種。水泥、電力行業(yè)都在探索用好蒙煤這一資源的方法。

　　對水泥行業(yè)來說，普及蒙煤還有一段路要走。蒙煤與無煙煤在新型干法生產(chǎn)線推廣和應用的經(jīng)歷應該是一樣的，都必須在工藝和操作上進行一定的改造和調(diào)整才能發(fā)揮出自身的優(yōu)勢。很多企業(yè)不敢放手使用蒙煤主要還是過多地考慮了它的負面影響，隨著生產(chǎn)技術水平的提高，相信越來越多的企業(yè)開始嘗試利用這一優(yōu)質(zhì)資源。

　　目前，許多新型干法窯企業(yè)都在試用煙煤+無煙煤進行熟料煅燒，這與本文介紹的情況基本一致。更多的企業(yè)考慮成本因素采用摻配蒙煤的做法，以便兼顧成本與其他經(jīng)濟技術指標的關系。我在這里強調(diào)一點，解決好煤料對口和系統(tǒng)控制問題，蒙煤就可以代替其他煙煤在水泥生產(chǎn)中發(fā)揮越來越大的作用。

　　參閱資料：
　　1 《影響回轉窯煅燒效果的因素分析》    作者：齊俊華  楊旭  丁振宇
　　2 《高水份煤在窯外分解窯上的應用》    作者：鄭占峰