高揮發分低價俄國煤在新型干法水泥窯的應用

李曉劍（亞泰集團哈爾濱水泥有限公司，黑龍江 哈爾濱 150050）

1 生產線概況

我公司現有一條2500t/d新型干法窯生產線，見圖1。系統主機配置情況（窯外預分解窯：Φ4.0m×60 m；五級旋風預熱器帶TDF爐，每級分A、B兩筒；篦式冷卻機：TC-1164；輥盤式生料磨：MPS3750B；輥盤式煤磨機：ZGM80G；輥盤式煤磨機：2×MPF1915A；燃煤熱風爐：Φ3.2m×8m）。為進一步提升公司競爭力，有效降低自產熟料生產成本，我公司于近幾年開始陸續進廠使用了低價高揮發分俄國煤，并逐步減少了某選煤公司、某礦業公司等高價原煤的供貨比例。經統計，高揮發分俄國煤的使用對生產線熟料煤耗的降低有一定影響。另外，結合高揮發分俄煤粉具有易磨性好、篩余細度控制標準稍低等等特點，我們重新啟動了ZGM80G煤磨，僅“補丁式”開動距離窯生產線較遠、裝機容量更高的M1915A煤磨（帶燃煤熱風爐，利用普通煙煤時，單獨開動該系統供給窯用煤粉），達到了降低自產熟料生產成本的目的。

圖1 新型干法窯生產線工藝流程

2 俄國煤的特點及其搭配使用情況

2.1 俄國煤的特點

我公司新購進的俄國煤屬高揮發分、低灰分、低變質煙煤（某批次俄煤與某批次普通煙煤的工業分析結果對比情況見表1），而揮發分能在較低的溫度條件下即能分解出來，隨著燃燒熱的累積，煤粉中揮發分含量越大，會更容易也越快灼燒、燃盡。使用該煤種后，對煤立磨的安全運行、熟料燒成質量的控制等過程將帶來一定影響。

表1 某批次俄煤與某批次普通煙煤的工業分析對比結果

見圖2所示，將新購進的俄煤與普通煙煤（分品類、批次）標記置放于一區至四區，根據化驗室預設搭配比例，車間通過起重機抓斗實現普通煙煤、俄煤的按比例搭配使用等執行工作，見表2。

表2 普通煙煤和俄煤的按比例搭配使用

圖2 原煤庫分區情況

2.2 使用俄煤對窯系統工況及熟料質量的影響

2.2.1 對窯系統工況的影響

初期采用高揮發分俄國煤時，因揮發分的快速析出，窯頭燃燒器火焰呈縮短狀，噴煤嘴處幾乎無黑火頭出現，煤粉燃燒快速完全，但火焰短，溫度過于集中在窯前，對窯前燒成帶4m至8m處的窯皮、窯襯威脅很大，使得該段筒體溫度頻繁波動，窯皮、耐火磚襯沖涮非常嚴重，該段窯皮始終處于掛不上去的狀態，直至影響到窯襯使用壽命。另外，因為噴煤嘴火焰黑火頭過短、火焰溫度過于集中，造成燃燒器頭部內、外道、窯頭澆筑料燒損嚴重，也嚴重影響到了火焰形狀、燃燒器壽命及回轉窯工況（見圖3）。

圖3 俄煤初期使用的窯頭燃燒器

因使用俄國煤前期，恰逢系統春檢周期，公司深刻汲取了使用俄煤初期的經驗教訓，對窯頭燃燒器的調節使用作了較大變動。目前所采取的主要辦法：一是更換了適應煤質變化能力更強的備用燃燒器，見圖4；二是鑒于送煤管道及凈風管道折拐點過多，凈風、煤風通過阻力大，進行了管道改造；三是因配置的凈風機供風壓力稍小，導致其外風風速低，風壓不足，內風的擾動能力不夠，加之高揮發分俄煤的使用，較難形成柱狀長火焰，經多次試驗嘗試，尋找到了減小燃燒器內、外風為一定比例的辦法，并形成交接班制度，同時窯操作上適當降低二次風溫，盡可能使火焰延長，避免火焰直接刷損窯前窯皮，達到了較好地效果。燒成帶窯皮結掛正常、窯頭燃燒器及耐火襯磚使用周期均可滿足公司要求。

圖4 俄煤目前使用的 窯頭燃燒器

2.2.2 對熟料質量的影響

見表3，對比使用俄煤前后，熟料質量方面，3d抗壓強度略有升高，約提高0.7MPa。外觀方面，使用俄煤后熟料黃心明顯減少，熟料內、外核較之前有明顯的分界線，且切面光澤度好，易磨性較好，對公司水泥粉磨的運行帶來較好效果，以#6水泥磨為例，使用該熟料生產的P·O42.5水泥臺時環比提高了3 t/h，效益顯著。

表3 使用普通煙煤與俄煤期間入窯煤粉、熟料質量

2.2.3 對熟料煤耗的影響

圖5所示為回轉窯系統2月至6月的入窯煤質量、熟料質量以及煤粉耗變化情況。其中，2月1日至4月2日熟料煤粉耗平均為169 kg/t；4月3日至4月30日熟料煤粉耗平均為138 kg/t；5月1日至5月26日熟料煤粉耗平均為137 kg/t；5月27日至6月末熟料煤粉耗平均為133 kg/t。可看出自4月初以來，隨著俄煤摻入比例的增加，入窯煤灰分降低，揮發分及熱值升高，回轉窯系統煤耗有著穩步且明顯的下降趨勢。

圖5 使用普通煙煤與俄煤期間煤粉耗對比

2.2.4 使用俄國煤對煤粉制備系統的影響

鑒于俄煤具有高揮發分、易燃易爆特點，煤粉細度須適度放寬，才能滿足煤粉制備系統安全運行要求，以上為提高煤磨系統臺時產量提供了理論性支撐依據。因此，公司計劃重新啟動ZGM80G煤磨（該磨系統因設計能力偏小，單開情況下，根本無法滿足生產供給），以期停掉輸送成本高、裝機功率高的MPF1915A煤磨，使用普通煙煤與俄煤期間ZGM80G煤磨工藝參數對比見表4。

表4 使用普通煙煤與俄煤期間ZGM80G煤磨工藝參數對比

因生產高揮發分俄煤，80 μm細度須放寬至12%至15%，但因該主電機高負荷運轉時定子溫度異常，喂料量及研磨壓力的給定量受到限制，煤粉臺時產量無法滿足熟料燒成需求，還需適時開動老線煤磨，熟料成本較原計劃升高。

現階段ZGM80G煤磨喂料量平均約為20.5 t/h，煤粉產量約為19.6 t/h。而現窯熟料煅燒所需煤粉量最高可達20.7 t/h，造成煤粉約1 t/h左右的缺口。經測算，決定隔天開動MPF1915A煤磨3h左右，約生產煤粉90～100 t，并規定每天向ZGM80G煤粉倉輸送煤粉40～50t，熱風爐即開即點，不需進行續火保溫而另增成本。ZGM80G煤磨和MPF1915A煤磨系統裝機功率對比見表5。

表5 ZGM80G和MPF1915A煤磨系統裝機功率 kW

3 結語

（1）高揮發分原煤（低水分）的使用，有利于回轉窯煤粉耗的降低。

（2）高揮發分原煤的使用，在煤粉制備階段，尤其需要注意入磨溫度、研磨壓力以及系統通風質量，防止發生燃爆風險。

（3）在應用高揮發分原煤時，尤其要注意窯頭燃燒器內外風的調整、入窯風溫的控制，以拉長火焰形狀、伸展火焰輻射溫度為主要目的，避免影響窯襯與燃燒器壽命，以及熟料燒成質量。

（4）因高揮發分俄煤的運用，得以重新啟動ZGM80G煤磨，年可節約421.7萬元，效益顯著。