高水份煤在窑外分解窑上的应用
水泥 2010-03-10
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我公司2500t/d生产线采用的是Φ4.0m×60m回转窑，窑头和分解炉分别使用丹麦史密斯公司生产的Duofex三风道燃烧器和普通单风道燃烧器，冷却机为NC-III新型控制流推动篦式冷却机。
2003年1月投产初期，用本地烟煤很快实现了达标、达产。2006年，随着煤价的日益提高，本地烟煤和无烟煤的差价越来越大，熟料成本越来越高，为此，公司决定从7月起用本地无烟煤(价格低、灰分高)和陕西烟煤搭配使用，并取得较好效果。
1 本地煤和陕西煤煤质情况
本地煤和陕西煤煤质情况见表1。
表1 本地煤和陕西煤煤质分析
|
类别 |
Mad/% |
Aad/% |
Vad/% |
Sad/% |
Qgr,ad/(kJ/kg) | |
|
本地烟煤 |
0.56 |
25.17 |
23.42 |
0.26 |
24672 | |
|
陕西烟煤(原煤) |
1号矿 |
3.48 |
12.37 |
27.76 |
1.63 |
26650 |
|
2号矿 |
4.28 |
18.22 |
26.86 |
0.60 |
23840 | |
|
本地无烟煤(原煤) |
1号矿 |
0.93 |
27.86 |
12.11 |
0.83 |
23811 |
|
2号矿 |
0.59 |
36.93 |
10.48 |
0.22 |
20581 | |
|
出磨煤粉 |
1号样 |
3.72 |
21.99 |
23.99 |
1.03 |
23580 |
|
2号样 |
1.62 |
28.34 |
19.56 |
0.88 |
21346 | |
|
3号样 |
3.38 |
25.17 |
23.53 |
0.97 |
23740 | |
|
4号样 |
2.8l |
24.56 |
24.45 |
0.94 |
23309 | |
从表1看出，陕西烟煤的Mad很大，和本地无烟煤搭配后，要想控制煤粉主要指标灰分、挥发分及发热量和原来变化不大，出磨煤粉Mad就要高达3.0%左右。为尽量减少煤粉水分高对煅烧带来的不利影响，公司下达了出磨煤粉指标(见表2)。
表2 出磨煤粉控制指标
|
Mad/% |
Aad/% |
Vad/% |
St，ad/% |
Qgr,ad/(kJ/kg) |
0.08mm筛余/% |
|
≤3.0 |
24.0±2.0 |
23.0±2.0 |
≤1.0 |
23000±2000 |
≤3.0 |
2 生产中出现的问题
2.1主要问题
1)出磨煤粉水分难以控制，合格率90%，虽然提高出磨温度至65～75℃(原来55～65℃，出磨水分就很容易控制在1．0%以下)，水分有时仍高达5.0%，烧成带温度低且难以控制，窑况不易稳定，副窑皮忽长忽消，造成熟料中黄块较多。
2)黑火头长，窑内发浑，二次风温比原来(1100±50) ℃低50℃左右，造成煤粉燃烧不好，CO报警频繁。
3)结后圈、结球，黄心料增多。
4)窑日产量降低，标准煤耗大幅上升(见表3中2006年7-9月生产数据)。
表3 2005～2008年部分指标对比
|
时间
|
出磨煤粉分析 |
出磨煤粉指标 |
窑产量/ (t/d) |
标准煤耗/ (kg/t) |
28d抗压强度/MPa | ||||
|
Mad/% |
Aad/% |
Vad/% |
Qnet,ad/ (kJ/kg) |
细度/% |
水分/% |
|
|
| |
|
2005～2006-06 |
0.78 |
24.92 |
23.59 |
24720 |
≤6.0 |
≤1.0 |
2850 |
108 |
58.5 |
|
2006-07～09 |
1.87 |
29.59 |
18.26 |
22235 |
≤3.0 |
≤3.0 |
2680 |
123 |
52.1 |
|
2.56 |
23.85 |
24.26 |
23580 |
≤3.0 |
≤3.0 |
2700 |
121 |
54.2 | |
|
3.64 |
23.49 |
24.64 |
23822 |
≤3.0 |
≤3.0 |
2650 |
125 |
53.0 | |
|
2006-11～2008-09 |
2.60 |
24.57 |
23.37 |
22682 |
≤2.5 |
≤3.0 |
2900 |
115 |
56.2 |
其中用第一组配煤，水分较低(Mad=1.87%)，但煤灰分较高、挥发分偏低，窑内煅烧温度很难提高；第三组配煤挥发分不低，但水分偏高(Mad =3.64%)，窑内煅烧温度仍很难提高。用这两组配比的煤煅烧熟料升重低、fCaO高，虽然熟料各组分变化不大，强度却下降较多，窑台时产量被迫降低，标准煤耗升高。
5)分解炉出口和C5出口温度倒挂，C4、C5锥部及下料管结皮严重。
2.2 原因分析
改变煤品种后，虽然煤粉的灰分、挥发分和发热量变化不大，但Mad比以前高出2.0%左右，有时甚至更高，给煅烧带来较大困难。煤粉中保持1.0%～1.5%的水分可以促进燃烧，但过量的水分却阻碍煤粉燃烧。煤粉水分每增加1.0%，火焰温度约降低10～20℃，煤粉水分对火焰温度的影响比灰分约大一倍。煤磨的出口温度受袋除尘器及煤粉着火点的限制不能控制太高，因此，Mad (内水)对于煤磨来说就很难解决。
3 采取措施
3.1 加强原煤管理，稳定入磨原煤质量
1)原煤最好能定点供应，矿点越少越好，不能过勤更换。
2)加强进厂原煤的监控力度，严格按照公司下达的指标控制进厂原煤质量，尤其是陕西烟煤的内水含量。应按产地分批、分堆存放，加强原煤化验，为原煤均化提供合理搭配依据。
3)搭建原煤堆棚，做好防雨措施，降低入磨原煤水分，减轻煤磨负担，为降低出磨煤粉水分创造条件。
4)加强原煤均化。
3.2 加强煤磨操作，降低煤粉细度和水分
必须用更低的煤粉细度来弥补高水分对火焰燃烧速度带来的影响。煤品种改变后，用原来使用本地煤的参数控制出磨煤粉，其水分有时高达4.5%左右。后将入磨温度由300℃提高至380℃左右，出磨温度由55～60℃提高至70～80℃，细度由≤6%调整至≤3%，煤粉水分有所下降，但有时仍偏高。2006年11月后，进一步将出磨煤粉细度控制在≤2．5%，Mad指标仍为≤3%。
3.3 加快煤粉燃烧速度、提高火焰温度
3.3.1提高并稳定二次风温，兼顾二次风量
1)篦冷机料层太厚时，冷却风很难吹透料层，严重时会造成返风，高温风量减少，冷风漏入量相应增大，二次风温难以提高。我公司在满负荷生产中，由于熟料冷却能力不够，篦冷机冷却风机和余风风机阀门一直全开，靠调节篦床速度(二段是一段的l．4倍)来控制窑头罩压力在-10～-30Pa，篦下一室压力控制在(6000±200)Pa，二次风量和二次风温基本稳定。
2)调整燃烧器位置，热态下将燃烧器调整离窑口200mm处。其一是烧成带前移，有利于提高二次风温。其二是因为距燃烧器喷口较近的L=0.3d(d为窑直径)窑断面上，射流区域内轴向速度峰值与二次风之间的速度差最大，一次风卷吸二次风的能力也最强，有利于提高火焰燃烧速度，缩短黑火头。
3)减少系统漏风，特别是加强窑头、窑尾、窑门、篦冷机和三次风管的密封。
4)C1出口O2在18%～3.5%，CO<0.15%，在不塌料的情况下，尽可能关小系统拉风，减少二次风量，压缩火焰长度，提高二次风温。
5)适当加大窑头喂煤量，提高煅烧温度，从而提高二次风温。
3.3.2 调整燃烧器参数，提高燃烧速度
在使用本地烟煤时，一次风压控制在25kPa左右，一般将外风阀门开到100%，内风根据煤质调整在20%～l00%，煤风管端部放在中间位置。改变煤品种后，一次风压不变，但将内风阀门开到100%，根据煤质外风调整在50%～l00%之间，煤风管端部与外风管喷嘴端部平齐，即将一次风截面积调至最小，一次风量最小，加大高温二次风的用量，提高煤粉的燃烧速度和烧成带温度。
3.3.3 改变配料方案，改善生料的易烧性
原熟料三率值指标为KH=0.89±0.02、SM=2.9±0.1、IM=1.8+0.1，窑煅烧较为正常。当煤质发生变化后，烧成带温度上不去，fCaO一直居高不下，加窑头煤后CO偏高，降产量后二次风温上不去。后来调整熟料SM=2.8±0.1、IM=1.6±0.1，随着生料易烧性的改善，窑况明显好转。
3.3.4 加大通风量，改善煤粉燃烧环境
由于喂煤量加大，O2含量明显不足，CO报警频繁，为改变这种局面，在大修时提高篦冷机部分风机的能力、适当扩大分解炉缩口直径、清理分解炉出口弯管及三次风管积料等方法增加系统通风量，为加大煤粉用量提供足够的风量。
3.3.5 加强操作意识，提高操作水平
因为高水分煤粉起火慢，所以更应该精心操作，保持高而稳定的煅烧温度。要做到这一点，必须勤和相关人员联系，力求“五稳保一稳”(用入窑生料化学成分及喂料量、入窑煤粉化学成分及喂煤量、燃烧器位置及参数、篦床上料层厚度以及设备运转率的稳定来保证热工制度的稳定)操作制度得以落实。调整上采取少调微调，先动煤、风，再动窑速和喂料，以防热工制度遭到破坏。
4 效果
通过以上措施，2006年11月以来，煤粉水分合格率达到95%以上，二次风温提高并稳定在(1100±50)℃，三次风温达到950℃左右。煤粉燃烧速度和火焰温度的提高，减轻了分解炉出口和C5出口温度倒挂现象，减少了C4和C5锥部及下料管结皮；主窑皮稳定在19m左右，熟料结粒好转，结球现象明显减少，fCaO合格率达到80%以上，结圈现象几乎消失；熟料日产稳定在2900t左右。虽然质量比2006年以前有所下降，煤耗也有所上升，但质量和煤耗较2006年7-9月明显好转(见表3中2006年11月份以后生产数据)。
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