煤、重油、天然气在水泥生产中的应用

水泥 2010-08-18

　　不同燃料在工艺流程上的区别
　　煤、重油、天然气分别为固态、液态、气态。从物质形态来看，煤的成分没有重油及天然气的成分均匀，因此煤在入窑前要先经破碎机破碎后由皮带输送到均化堆场进行均化，然后进煤磨粉磨成一定细度的煤粉利于其入窑后充分燃烧，出煤磨含尘气体由袋收尘将合格煤粉收下，经过螺旋输送机送到中间仓，中间仓煤粉经计量设备计量以后由煤粉管道输送到用料点。整个流程工艺设备多、流程相对复杂、生产经营成本高。

　　重油直接由卡车运输进厂经卸油泵装入油罐，在使用时经锅炉加热和加压分别送到窑头及窑尾，流程相对简单、经济，但控制系统相对复杂。

　　天然气则直接由天然气管道输送进厂，经天然气减压站减压后直接送到用气点，流程简单经济。

　　不同燃料的成分及化学分析
　　在中建材国际装备有限公司多条海外生产线中，约旦AMCP日产6000吨熟料项目同时采用煤、重油及天然气作为燃料，对约旦项目不同燃料的化学分析结果分别如下：

　　从3种燃料的化学分析结果来看，重油的热值高，煤的热值相对较低，天然气的热值适中。
　　煤的灰分高达13%，重油的灰分极少只有0.0086%，天然气没有灰分。

　　熟料率值及配料方案的区别
　　石灰饱和系数KH表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和成C3S的程度，KH高熟料强度高。硅率SM表示了熟料中硅酸盐矿物与溶剂性矿物的比例，相应地反映了熟料质量和易烧性。铝率IM关系到液相黏度，从而影响熟料的煅烧难易程度。在原料相同的情况下，采用不同燃料时，KH、SM、IM值的设定应根据燃料的特性进行调整，公司分别对不同燃料采用不同配料方案，率值设定情况。

　　煤的热值较低，因此KH值不应太高，与此同时SM值也不应太高，SM值高熟料煅烧困难，煤的灰分高，并有100%尘落，煤灰中的Al及Fe元素使得液相量增多，因此液相黏度应适当增大。

　　重油质地均匀，经燃烧器雾化的重油颗粒充分接触窑内气体燃烧产生高温气体辐射到物料表面，因而KH值及SM值均可较高，窑内液相量随温度的升高而增多，因而液相黏度不应太小，液相量大容易在窑内结圈，也不利于熟料的烧结，应适当增大液相黏度。

　　天然气的热值相对也较低，因此KH值和SM值也不应太高，在窑内烧成带温度相对较低的情况下液相黏度也不应高，否则不利于C₃S的形成。

　　不同燃料对熟料质量的影响
　　从3种燃料使用时的不同配料方案来看，烧重油时SM值相对较高，硅酸钙的含量相对大，熟料强度相对高，重油燃烧时热值稳定，熟料质量也稳定。

　　在煤的热值及灰分相对稳定的情况下，煤燃烧时能形成较长的火焰，烧成带也相对长，充分利于C₂S吸收f-CaO，减少了熟料中f-CaO的含量，形成较好的熟料质量。在实际生产中，煤的热值及灰分波动较大，操作人员的操作水平也不尽相同，煤灰在窑内不均匀沉落及未燃烧完全的煤粉被带入熟料中均会给窑的操作带来不利影响，同时也使熟料质量下降。

　　天然气由燃烧器进入窑内与窑内氧气分子充分接触迅速燃烧，形成的火焰短，相应烧成带的长度也随之减小，物料在烧成带停留的时间相对短，f-CaO未被充分吸收，形成的C3S比理论设计的少，熟料强度降低，同时熟料中较多的存在f-CaO造成水泥的安定性不良。

　　不同燃料对同规格窑产量的影响
　　煤及重油作为燃料时，窑的产量均较高，这里主要讨论的是天然气作为燃料时对窑产量的影响。天然气燃烧所产生的废气量较多，导致窑尾风速偏高，窑尾设计风速一般为12m/s左右，天然气作为燃料时窑尾风速达到14m/s左右，高速的窑尾烟气将喂入窑内的料粉带出，引起二次飞扬，导致喂料困难，一般情况采用天然气作为燃料时窑的产量降低5%左右。

　　不同燃料对设备选型的影响
　　由于不同燃料燃烧所产生的废气量不同，天然气燃烧所产生的废气量大于重油和煤燃烧时产生的废气量，在设备选型时，窑尾高温风机、窑尾排风机、旁路放风风机、窑尾袋收尘、旁路放风袋收尘的能力均要在烧煤的基础上留有富余，一般情况采用天然气作为燃料，相关风机及袋收尘的能力应增加10%左右。

　　综上所述，采用煤、石油、天然气作为燃料烧制水泥熟料各有利弊，在设计上应综合考虑技术经济及当地资源条件，在实际生产中要充分了解各种燃料的特性，才能为稳定生产及保证熟料质量做好技术支持工作。

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