高硫煤在预分解窑上的应用

郑青宏

高硫煤在预分解窑上的应用

郑青宏

1　概述

红河州紫燕水泥有限责任公司2 500t/d新型干法水泥生产线由南京水泥工业设计研究院设计，2010年2月投产运行，现由华润水泥控股有限公司负责生产运营管理。该公司采用65%的无烟煤加35%的烟煤的混合煤作燃料，煤中全硫高达4.0%以上。2013年进行过一次大的改造（煤粉秤更换、冷却机风机调整），熟料产量基本稳定在100t/h，但烧成系统整体煤耗依然较高。2013年平均标准煤耗135kg/t熟料，2015年平均标准煤耗126kg/t熟料，2016年平均标准煤耗121.8kg/t熟料。红河州紫燕水泥有限责任公司烧成系统所用燃料中全硫含量高达4%以上，远远高于一般水泥企业用煤对于硫的要求，为适应高硫煤在烧成系统中的应用，红河州紫燕水泥有限责任公司采取了一系列措施。

2　烧成系统现状及存在的问题

2.1烧成系统状况

红河州紫燕水泥有限责任公司位于云南省红河州建水县临安镇东村，使用预分解干法烧成工艺，2010年2月投产，设计指标为2 500t/d（海拔高度1 350m）。烧成系统主要设备规格性能见表1。

目前回转窑产量基本在2 400t/ d左右。熟料3d抗压强度约32～33MPa，28d抗压强度56～57MPa，熟料质量一般。生产线统计见表2。

入窑生料成分分析、出窑熟料成分分析及煤粉工业分析分别见表3、4、5。

2.2烧成系统存在的问题

目前烧成系统使用高硫煤的主要问题是系统结皮严重、熟料结粒差、飞砂量大及熟料拉链机因结粒细小而造成漏灰严重。回转窑系统典型操作画面见图1。

3　使用高硫煤的技术对策

3.1高硫煤对烧成系统的主要影响

高硫煤对烧成系统的主要影响是易造成结皮甚至堵塞，还有熟料结粒细小，飞砂料偏大。

硫在预分解窑系统中的循环见图2。

由燃料引入的硫分别在窑头和分解炉内燃烧生成SO2，可以被碱性氧化物和氧化钙吸收生成硫酸盐。其中部分硫酸盐在高温带分解，释放出的SO2气体随窑气向窑尾运动，到达最底两级预热器等较低温度区域时，冷凝在温度较低的生料上，并随着生料一起进入窑内，然后又被吸收生成硫酸盐，从而形成预热器和窑之间的硫循环和富集。预分解窑最底级旋风筒下料管、窑尾烟室以及回转窑分解带温度较高部位的结皮、结圈和结蛋，很多是由硫酸盐及其复合化合物引起的。

表2　回转窑系统产、质量月报表

表3　入窑生料成分分析（%）及率值

表4　出窑熟料成分分析（%）及率值

液体表面张力决定了熟料结粒的大小。从国外文献报道得知，熟料平均粒径与表面张力有一个近乎线性的关系，表面张力每减少0.1N/m，熟料粒度减小10mm。表面张力会影响液固表面润湿程度，液体表面张力越小，越容易润湿熟料颗粒和固相物质，从而减弱颗粒的聚集作用，致使生成的熟料颗粒粒径较小。温度增加，离子动能增加，液体表面张力降低。液体表面张力取决于液体的结构，也受液体表面层的结构和成分的影响。带s电子的元素如K、Na、Mg负电性增加，表面张力相应增加；带p电子的元素如S、Cl负电性减小，表面张力相应降低。熔体中K+、Na+、SO42-共存时，表面张力降低。采用高硫煤作燃料的工厂，液相粘度和表面张力降低，使得熟料颗粒结构疏松，物料在窑内滚动时难以形成较大颗粒，或形成了较大颗粒也会由于多次滚动而散开，产生大量细粉料。所以过高的硫酸盐饱和度或过高的硫酸碱含量，会使窑中产生过多的熟料细粉料。

3.2高硫煤使用的技术对策

为了有效减少高硫煤对烧成系统的影响，红河州紫燕水泥有限责任公司通过多年的生产运行，总结经验如下：

表5　生产线用煤粉工业分析

图1　考察期间烧成系统操作画面

（1）控制煤粉细度80μm筛筛余＜2%，同时加大系统拉风，主要是控制回转窑的强氧化气氛，控制窑尾烟室O2含量在4%以上，防止还原气氛的产生造成系统频繁结皮堵塞。

（2）使用固硫剂减少硫在系统中的循环，减少烟室及分解炉缩口部位的结皮。

虽采取了如上措施，但由于拉风较多，预热器系统阻力在产量到2 100t/d时高达6 000Pa以上，远远高于设计值，而且由于熟料结粒细小，三次风管积灰严重，熟料拉链机也漏灰严重，这是使用高硫煤很难克服的问题。

4　结语

图2　预分解窑中的硫循环

红河州紫燕水泥有限责任公司2 500t/d生产线烧成系统，使用全硫含量高于4.0%燃煤作燃料来煅烧熟料，易造成烧成系统的结皮堵塞、熟料结粒细小、飞砂料偏多，受其影响该生产线窑产量一直偏低，煤耗偏高。虽然采取固硫剂等措施使系统的生产稳定性有了一定的改善，但还不能从根本上解决问题。比较好的措施是控制煤种全硫含量＜1.5%，目前我们正在尝试进行煤质的调整。

红河州紫燕水泥有限责任公司使用高硫煤的实践为其他水泥企业提供了使用高硫燃料的经验，供使用高硫燃料的企业借鉴参考。■

Application of High-sulfur Coal in Precalcination Kiln System

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通讯地址：华润水泥控股有限公司，广东深圳518001；2016-08-24；编辑：赵星环