鄭青宏

高硫煤在預(yù)分解窯上的應(yīng)用

鄭青宏

1　概述

紅河州紫燕水泥有限責(zé)任公司2 500t/d新型干法水泥生產(chǎn)線由南京水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，2010年2月投產(chǎn)運(yùn)行，現(xiàn)由華潤水泥控股有限公司負(fù)責(zé)生產(chǎn)運(yùn)營管理。該公司采用65%的無煙煤加35%的煙煤的混合煤作燃料，煤中全硫高達(dá)4.0%以上。2013年進(jìn)行過一次大的改造（煤粉秤更換、冷卻機(jī)風(fēng)機(jī)調(diào)整），熟料產(chǎn)量基本穩(wěn)定在100t/h，但燒成系統(tǒng)整體煤耗依然較高。2013年平均標(biāo)準(zhǔn)煤耗135kg/t熟料，2015年平均標(biāo)準(zhǔn)煤耗126kg/t熟料，2016年平均標(biāo)準(zhǔn)煤耗121.8kg/t熟料。紅河州紫燕水泥有限責(zé)任公司燒成系統(tǒng)所用燃料中全硫含量高達(dá)4%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般水泥企業(yè)用煤對于硫的要求，為適應(yīng)高硫煤在燒成系統(tǒng)中的應(yīng)用，紅河州紫燕水泥有限責(zé)任公司采取了一系列措施。

2　燒成系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在的問題

2.1燒成系統(tǒng)狀況

紅河州紫燕水泥有限責(zé)任公司位于云南省紅河州建水縣臨安鎮(zhèn)東村，使用預(yù)分解干法燒成工藝，2010年2月投產(chǎn)，設(shè)計(jì)指標(biāo)為2 500t/d（海拔高度1 350m）。燒成系統(tǒng)主要設(shè)備規(guī)格性能見表1。

目前回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量基本在2 400t/ d左右。熟料3d抗壓強(qiáng)度約32～33MPa，28d抗壓強(qiáng)度56～57MPa，熟料質(zhì)量一般。生產(chǎn)線統(tǒng)計(jì)見表2。

入窯生料成分分析、出窯熟料成分分析及煤粉工業(yè)分析分別見表3、4、5。

2.2燒成系統(tǒng)存在的問題

目前燒成系統(tǒng)使用高硫煤的主要問題是系統(tǒng)結(jié)皮嚴(yán)重、熟料結(jié)粒差、飛砂量大及熟料拉鏈機(jī)因結(jié)粒細(xì)小而造成漏灰嚴(yán)重。回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)典型操作畫面見圖1。

3　使用高硫煤的技術(shù)對策

3.1高硫煤對燒成系統(tǒng)的主要影響

高硫煤對燒成系統(tǒng)的主要影響是易造成結(jié)皮甚至堵塞，還有熟料結(jié)粒細(xì)小，飛砂料偏大。

硫在預(yù)分解窯系統(tǒng)中的循環(huán)見圖2。

由燃料引入的硫分別在窯頭和分解爐內(nèi)燃燒生成SO2，可以被堿性氧化物和氧化鈣吸收生成硫酸鹽。其中部分硫酸鹽在高溫帶分解，釋放出的SO2氣體隨窯氣向窯尾運(yùn)動，到達(dá)最底兩級預(yù)熱器等較低溫度區(qū)域時(shí)，冷凝在溫度較低的生料上，并隨著生料一起進(jìn)入窯內(nèi)，然后又被吸收生成硫酸鹽，從而形成預(yù)熱器和窯之間的硫循環(huán)和富集。預(yù)分解窯最底級旋風(fēng)筒下料管、窯尾煙室以及回轉(zhuǎn)窯分解帶溫度較高部位的結(jié)皮、結(jié)圈和結(jié)蛋，很多是由硫酸鹽及其復(fù)合化合物引起的。

表2　回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)產(chǎn)、質(zhì)量月報(bào)表

表3　入窯生料成分分析（%）及率值

表4　出窯熟料成分分析（%）及率值

液體表面張力決定了熟料結(jié)粒的大小。從國外文獻(xiàn)報(bào)道得知，熟料平均粒徑與表面張力有一個(gè)近乎線性的關(guān)系，表面張力每減少0.1N/m，熟料粒度減小10mm。表面張力會影響液固表面潤濕程度，液體表面張力越小，越容易潤濕熟料顆粒和固相物質(zhì)，從而減弱顆粒的聚集作用，致使生成的熟料顆粒粒徑較小。溫度增加，離子動能增加，液體表面張力降低。液體表面張力取決于液體的結(jié)構(gòu)，也受液體表面層的結(jié)構(gòu)和成分的影響。帶s電子的元素如K、Na、Mg負(fù)電性增加，表面張力相應(yīng)增加；帶p電子的元素如S、Cl負(fù)電性減小，表面張力相應(yīng)降低。熔體中K+、Na+、SO42-共存時(shí)，表面張力降低。采用高硫煤作燃料的工廠，液相粘度和表面張力降低，使得熟料顆粒結(jié)構(gòu)疏松，物料在窯內(nèi)滾動時(shí)難以形成較大顆粒，或形成了較大顆粒也會由于多次滾動而散開，產(chǎn)生大量細(xì)粉料。所以過高的硫酸鹽飽和度或過高的硫酸堿含量，會使窯中產(chǎn)生過多的熟料細(xì)粉料。

3.2高硫煤使用的技術(shù)對策

為了有效減少高硫煤對燒成系統(tǒng)的影響，紅河州紫燕水泥有限責(zé)任公司通過多年的生產(chǎn)運(yùn)行，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)如下：

表5　生產(chǎn)線用煤粉工業(yè)分析

圖1　考察期間燒成系統(tǒng)操作畫面

（1）控制煤粉細(xì)度80μm篩篩余＜2%，同時(shí)加大系統(tǒng)拉風(fēng)，主要是控制回轉(zhuǎn)窯的強(qiáng)氧化氣氛，控制窯尾煙室O2含量在4%以上，防止還原氣氛的產(chǎn)生造成系統(tǒng)頻繁結(jié)皮堵塞。

（2）使用固硫劑減少硫在系統(tǒng)中的循環(huán)，減少煙室及分解爐縮口部位的結(jié)皮。

雖采取了如上措施，但由于拉風(fēng)較多，預(yù)熱器系統(tǒng)阻力在產(chǎn)量到2 100t/d時(shí)高達(dá)6 000Pa以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值，而且由于熟料結(jié)粒細(xì)小，三次風(fēng)管積灰嚴(yán)重，熟料拉鏈機(jī)也漏灰嚴(yán)重，這是使用高硫煤很難克服的問題。

4　結(jié)語

圖2　預(yù)分解窯中的硫循環(huán)

紅河州紫燕水泥有限責(zé)任公司2 500t/d生產(chǎn)線燒成系統(tǒng)，使用全硫含量高于4.0%燃煤作燃料來煅燒熟料，易造成燒成系統(tǒng)的結(jié)皮堵塞、熟料結(jié)粒細(xì)小、飛砂料偏多，受其影響該生產(chǎn)線窯產(chǎn)量一直偏低，煤耗偏高。雖然采取固硫劑等措施使系統(tǒng)的生產(chǎn)穩(wěn)定性有了一定的改善，但還不能從根本上解決問題。比較好的措施是控制煤種全硫含量＜1.5%，目前我們正在嘗試進(jìn)行煤質(zhì)的調(diào)整。

紅河州紫燕水泥有限責(zé)任公司使用高硫煤的實(shí)踐為其他水泥企業(yè)提供了使用高硫燃料的經(jīng)驗(yàn)，供使用高硫燃料的企業(yè)借鑒參考。■

Application of High-sulfur Coal in Precalcination Kiln System

TQTQ172172..625625..2 2

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10011001--61716171（20162016）0606--00730073--0404

通訊地址：華潤水泥控股有限公司，廣東深圳518001；2016-08-24；編輯：趙星環(huán)