高挥发分低价俄国煤在新型干法水泥窑的应用

李晓剑（亚泰集团哈尔滨水泥有限公司，黑龙江 哈尔滨 150050）

1 生产线概况

我公司现有一条2500t/d新型干法窑生产线，见图1。系统主机配置情况（窑外预分解窑：Φ4.0m×60 m；五级旋风预热器带TDF炉，每级分A、B两筒；篦式冷却机：TC-1164；辊盘式生料磨：MPS3750B；辊盘式煤磨机：ZGM80G；辊盘式煤磨机：2×MPF1915A；燃煤热风炉：Φ3.2m×8m）。为进一步提升公司竞争力，有效降低自产熟料生产成本，我公司于近几年开始陆续进厂使用了低价高挥发分俄国煤，并逐步减少了某选煤公司、某矿业公司等高价原煤的供货比例。经统计，高挥发分俄国煤的使用对生产线熟料煤耗的降低有一定影响。另外，结合高挥发分俄煤粉具有易磨性好、筛余细度控制标准稍低等等特点，我们重新启动了ZGM80G煤磨，仅“补丁式”开动距离窑生产线较远、装机容量更高的M1915A煤磨（带燃煤热风炉，利用普通烟煤时，单独开动该系统供给窑用煤粉），达到了降低自产熟料生产成本的目的。

图1 新型干法窑生产线工艺流程

2 俄国煤的特点及其搭配使用情况

2.1 俄国煤的特点

我公司新购进的俄国煤属高挥发分、低灰分、低变质烟煤（某批次俄煤与某批次普通烟煤的工业分析结果对比情况见表1），而挥发分能在较低的温度条件下即能分解出来，随着燃烧热的累积，煤粉中挥发分含量越大，会更容易也越快灼烧、燃尽。使用该煤种后，对煤立磨的安全运行、熟料烧成质量的控制等过程将带来一定影响。

表1 某批次俄煤与某批次普通烟煤的工业分析对比结果

见图2所示，将新购进的俄煤与普通烟煤（分品类、批次）标记置放于一区至四区，根据化验室预设搭配比例，车间通过起重机抓斗实现普通烟煤、俄煤的按比例搭配使用等执行工作，见表2。

表2 普通烟煤和俄煤的按比例搭配使用

图2 原煤库分区情况

2.2 使用俄煤对窑系统工况及熟料质量的影响

2.2.1 对窑系统工况的影响

初期采用高挥发分俄国煤时，因挥发分的快速析出，窑头燃烧器火焰呈缩短状，喷煤嘴处几乎无黑火头出现，煤粉燃烧快速完全，但火焰短，温度过于集中在窑前，对窑前烧成带4m至8m处的窑皮、窑衬威胁很大，使得该段筒体温度频繁波动，窑皮、耐火砖衬冲涮非常严重，该段窑皮始终处于挂不上去的状态，直至影响到窑衬使用寿命。另外，因为喷煤嘴火焰黑火头过短、火焰温度过于集中，造成燃烧器头部内、外道、窑头浇筑料烧损严重，也严重影响到了火焰形状、燃烧器寿命及回转窑工况（见图3）。

图3 俄煤初期使用的窑头燃烧器

因使用俄国煤前期，恰逢系统春检周期，公司深刻汲取了使用俄煤初期的经验教训，对窑头燃烧器的调节使用作了较大变动。目前所采取的主要办法：一是更换了适应煤质变化能力更强的备用燃烧器，见图4；二是鉴于送煤管道及净风管道折拐点过多，净风、煤风通过阻力大，进行了管道改造；三是因配置的净风机供风压力稍小，导致其外风风速低，风压不足，内风的扰动能力不够，加之高挥发分俄煤的使用，较难形成柱状长火焰，经多次试验尝试，寻找到了减小燃烧器内、外风为一定比例的办法，并形成交接班制度，同时窑操作上适当降低二次风温，尽可能使火焰延长，避免火焰直接刷损窑前窑皮，达到了较好地效果。烧成带窑皮结挂正常、窑头燃烧器及耐火衬砖使用周期均可满足公司要求。

图4 俄煤目前使用的 窑头燃烧器

2.2.2 对熟料质量的影响

见表3，对比使用俄煤前后，熟料质量方面，3d抗压强度略有升高，约提高0.7MPa。外观方面，使用俄煤后熟料黄心明显减少，熟料内、外核较之前有明显的分界线，且切面光泽度好，易磨性较好，对公司水泥粉磨的运行带来较好效果，以#6水泥磨为例，使用该熟料生产的P·O42.5水泥台时环比提高了3 t/h，效益显著。

表3 使用普通烟煤与俄煤期间入窑煤粉、熟料质量

2.2.3 对熟料煤耗的影响

图5所示为回转窑系统2月至6月的入窑煤质量、熟料质量以及煤粉耗变化情况。其中，2月1日至4月2日熟料煤粉耗平均为169 kg/t；4月3日至4月30日熟料煤粉耗平均为138 kg/t；5月1日至5月26日熟料煤粉耗平均为137 kg/t；5月27日至6月末熟料煤粉耗平均为133 kg/t。可看出自4月初以来，随着俄煤掺入比例的增加，入窑煤灰分降低，挥发分及热值升高，回转窑系统煤耗有着稳步且明显的下降趋势。

图5 使用普通烟煤与俄煤期间煤粉耗对比

2.2.4 使用俄国煤对煤粉制备系统的影响

鉴于俄煤具有高挥发分、易燃易爆特点，煤粉细度须适度放宽，才能满足煤粉制备系统安全运行要求，以上为提高煤磨系统台时产量提供了理论性支撑依据。因此，公司计划重新启动ZGM80G煤磨（该磨系统因设计能力偏小，单开情况下，根本无法满足生产供给），以期停掉输送成本高、装机功率高的MPF1915A煤磨，使用普通烟煤与俄煤期间ZGM80G煤磨工艺参数对比见表4。

表4 使用普通烟煤与俄煤期间ZGM80G煤磨工艺参数对比

因生产高挥发分俄煤，80 μm细度须放宽至12%至15%，但因该主电机高负荷运转时定子温度异常，喂料量及研磨压力的给定量受到限制，煤粉台时产量无法满足熟料烧成需求，还需适时开动老线煤磨，熟料成本较原计划升高。

现阶段ZGM80G煤磨喂料量平均约为20.5 t/h，煤粉产量约为19.6 t/h。而现窑熟料煅烧所需煤粉量最高可达20.7 t/h，造成煤粉约1 t/h左右的缺口。经测算，决定隔天开动MPF1915A煤磨3h左右，约生产煤粉90～100 t，并规定每天向ZGM80G煤粉仓输送煤粉40～50t，热风炉即开即点，不需进行续火保温而另增成本。ZGM80G煤磨和MPF1915A煤磨系统装机功率对比见表5。

表5 ZGM80G和MPF1915A煤磨系统装机功率 kW

3 结语

（1）高挥发分原煤（低水分）的使用，有利于回转窑煤粉耗的降低。

（2）高挥发分原煤的使用，在煤粉制备阶段，尤其需要注意入磨温度、研磨压力以及系统通风质量，防止发生燃爆风险。

（3）在应用高挥发分原煤时，尤其要注意窑头燃烧器内外风的调整、入窑风温的控制，以拉长火焰形状、伸展火焰辐射温度为主要目的，避免影响窑衬与燃烧器寿命，以及熟料烧成质量。

（4）因高挥发分俄煤的运用，得以重新启动ZGM80G煤磨，年可节约421.7万元，效益显著。