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(dá)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(jì)效益。如今,水泥廠竟?fàn)幵絹碓郊ち?,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(dāng)部分煤粉未完全燃燒,未燃燒的煤粉進(jìn)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(fēng)和窯的運(yùn)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(xì)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(xì)度問題。煤粉細(xì)度對著火溫度和燃燒時間影響很大,提高煤粉細(xì)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(xì)管磨粉磨原煤。該磨機(jī)采用先進(jìn)的技術(shù),增加了細(xì)磨、選粉、分離的能力,減少了倉內(nèi)過粉磨現(xiàn)象。磨機(jī)設(shè)有兩個研磨倉,一倉采用球形研磨體,主要承擔(dān)破碎和粗磨功能,二倉采用特制的鋼鍛,主要承擔(dān)細(xì)磨的作用,在一倉和二倉之間采用新型篩分隔倉板,原煤進(jìn)入一倉粉磨,通過篩分隔倉板時,粗顆粒返回一倉,細(xì)粒進(jìn)入二倉。在粉磨過程中,從窯頭抽入熱風(fēng),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(xì)管磨粉磨原煤,煤粉細(xì)度可達(dá)到80µm篩余2-5%,通過控制進(jìn)磨風(fēng)溫,出磨煤份水份小于1.5%。生產(chǎn)實踐證明,該煤粉細(xì)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(fēng)溫盡量低,這樣可增加入窯二次風(fēng)的比例,燃燒器的推力要大,以提高煤粉與高溫二次風(fēng)的混合程度。
目前,燒劣質(zhì)煤的強(qiáng)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(fù)壓回流區(qū),可使窯已著火的高溫?zé)煔饧案邷囟物L(fēng)卷吸到燃燒器噴口,與溫度較低的一次風(fēng)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(fēng),達(dá)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(diǎn):對煤質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng),可燃燒劣質(zhì)煤;一次風(fēng)量少,一般用風(fēng)量約占理論燃燒空氣量的7-8%;煤粉與一、二次風(fēng)混合充分,達(dá)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(fēng)翅及外風(fēng)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(jī)
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(fēng)溫,以利于煤粉燃燒。
充氣梁高效篦式冷卻機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn):熟料冷卻效果好,出篦式冷卻機(jī)熟料溫度小于60℃+環(huán)境溫度;熱回收效率高,達(dá)到74%;冷卻風(fēng)量小,冷卻用風(fēng)小于2.0Nm3/kg.cl。較普通篦式冷卻機(jī)可大幅提高二、三次風(fēng)溫。
4、采用先進(jìn)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(qiáng)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(diǎn):
1)燃料從予燃室頂部通過噴煤管進(jìn)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(fēng)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??諝庀拢苁谷剂贤耆紵?。
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(fēng)管,提高煤粉的燃盡率。
5、適當(dāng)提高窯尾主排風(fēng)機(jī)的風(fēng)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(fēng)機(jī)排風(fēng)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(diǎn)火投料,都是實現(xiàn)當(dāng)月達(dá)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(%)
Aad |
Vad |
f-Cad |
Qnet.ad(kcal/kg) |
35.38 |
20.14 |
44.48 |
4872 |
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(xì)煤磨、高效冷卻機(jī)、帶予燃爐的予熱分解系統(tǒng)。
部分主機(jī)設(shè)備見表2 。
表2 部分主機(jī)設(shè)備
編號 |
設(shè)備名稱 規(guī)格型號 技術(shù)性能 |
臺數(shù) |
備注 |
1 |
回轉(zhuǎn)窯:φ4×60m ,i=3.5% |
臺 |
1 |
主傳動轉(zhuǎn)數(shù):0.41∽4.07r/min |
|
| |
1M1 |
主電動機(jī):ZSN4-355-092,1P44 |
臺 |
1 |
2 |
篦冷機(jī) |
臺 |
1 |
產(chǎn)量:2800~3000t/d; |
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| |
入料溫度:1370℃;出料溫度:65+環(huán)境溫度; |
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| |
3 |
MFB3090風(fēng)掃煤磨:φ3.0×(6.5+2.5m) |
臺 |
1 |
產(chǎn)量:qm=18~20t/h;最大進(jìn)料粒度:<25mm; |
|
| |
3M |
主電動機(jī):YRKK560-8,P=630KW, v=10000V,n=742rpm |
臺 |
1 |
4 |
煤磨動態(tài)選粉機(jī) |
臺 |
1 |
處理風(fēng)量:48000~55000m3/h;產(chǎn)量:21~30噸 |
|
| |
4M |
立軸電機(jī):Y200L-4;功率:P=30kW |
臺 |
1 |
5 |
高溫風(fēng)機(jī):W6-2×29№33.5F,qv=520000m3/h,P=9100Pa |
臺 |
1 |
氣體溫度:200~250℃,短時最高450 ℃ |
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| |
5M |
主電機(jī)YKK710-6,10kV,IP44,1800kW |
臺 |
1 |
燒成系統(tǒng)主要?