产业峰会 | 齐砚勇：烧成系统操作方法改进可促进水泥行业绿色发展
3月28日上午，由中国水泥网主办的“第十三届中国水泥产业峰会”顺利召开。西南科技大学副教授 齐砚勇为峰会带来了以《碳减排背景下烧成系统操作方法》为主题的精彩报告。
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0 前言
某1000t/d预分解窑厂从2008年7月开始，窑内频繁出球，长长厚窑皮，烟室也结了皮，窑尾漏料严重，粉尘满天飞，工作环境恶劣。从生料、熟料化学成分看没有多大变化，采用的煅烧操作方法和窑热工控制参数亦无多大变化。那到底是什么原因造成这种现象呢?通过认真分析，在2008年7月以前，水泥中石膏配比都在6%～7%之间波动，但从7月开始，水泥中石膏配比减到4%～5%之间(石膏成分比较稳定、水泥中SO3控制目标一致)，于是就怀疑是熟料中SO3过高所致，通过检测，熟料中SO3明显偏高，达到2.0%左右，由此推断是因为煤中的硫含量过高导致了熟料中SO3偏高。通过采用艾士卡法检测煤中全硫达4%左右。由于使用了高硫煤作燃料，硫的矿化作用致使熟料液相提前出现，液相量过大，促使了窑内长长厚窑皮，频繁结球，以致窑尾漏料使生产环境恶化。
1 高硫煤对熟料煅烧的影响
1.1高硫煤促使熟料液相量过大
由于煤中的高硫带入，在烧结过程中，因为SO3的矿化作用，液相提前出现，而且液相量大大增加，在该情况下，如果生料中Fe2O3、Al2O3含量配置不当，势必导致液相量过大、通风不良，产生强大还原气氛(结球料中有白色的极度还原熟料)，煤粉燃烧不完全，结球在所难免，熟料质量降低是必然结果。
1.2 高硫煤促使熟料C3S含量降低
液相出现提前，C3S形成过快，部分C2S尚未来得及吸收CaO形成C3S便被包裹在C3S晶体中，导致熟料中C3S含量偏低，同时较高的SO3存在，它势必争夺部分CaO而形成CaSO4使熟料的实际饱和比降低，若配料时再按常规计算，则保证C3S生成的CaO量就显得相对不足，致使熟料中C3S含量进一步偏低，导致熟料强度的降低。
2 使用高硫煤煅烧水泥熟料的实践
2.1确定适宜的熟料饱和比和降低熟料液相量
在用高硫煤煅烧水泥熟料时，为保证有足够的C3S生成量，在配料时就必须比常规配料的CaO量要高得多，即熟料的KH应达到0.95左右，同时，要降低Al2O3的含量，但是该厂采用灰石、砂岩、铁矿三组份配料，为保证适宜的熟料饱和比和硅酸率，Al2O3的降低始终有一个限度，于是同时通过逐渐稳妥地降低出窑熟料中Fe2O3含量来降低液相量，改善物料的烧结范围，即在配料中逐步提高硅酸率(SM 2.9)和铝氧率(IM1.8)的控制指标，降低熟料中的液相量，提高熟料硅酸盐矿物的总体含量，特别是C3S的含量，使熟料中的Fe2O3降低至2.5%左右或更低(根据窑内煅烧状况)。同时，在调整配料方案期间，密切关注物料的变化和操作参数的变化，以便及时作相应调整。
2．2 严格控制高硫煤全硫含量
对于进厂的高硫煤实行预均化，采用平铺直取法，对每一批入库煤进行综合分析，主要是发热量和全硫的稳定性。高硫煤杂质多，成分波动大，热值不稳定。一般来说，含硫量越高，其热值相对较低。因此，对高硫煤要有一个严格的内控指标。一般高硫煤成分及热值波动较大，应尽量采用同一供应煤点或尽量少的煤点，并搞好预均化，力求其成分和热值稳定控制在内控品质指标范围内，以减少配料难度，提高热工制度的稳定性。该厂对高硫煤的质量要求为：St.ad≤4.0%、Snet,ad≥5000×4.18kJ/kg、Mar≤4.0%、Vad≥13.0%。
2.3 确定合理的热工操作参数，稳定热工制度
在窑操作上，严格控制烟室温度，使其不致过高，提高窑快转率，稳定热工制度，在保证熟料fCaO合格的情况下，适当快窑，避免因慢窑而结球。在保证入窑物料分解率的前提下，尽量降低分解炉温度。通过一段时间的实践总结，窑热工参数控制目标为：入窑物料分解率控制在85%～90%，分解炉出口温度控制在840～860℃，窑速控制在3.6r/min，并适当减少了窑头煤用量，将窑尾温度由原来的1000℃左右降低至900℃左右，避免了窑内由于煤粉燃烧不充分而产生还原气氛，使窑系统保持在低温煅烧状态，缓解高硫煤造成的烧成范围变窄、操作困难的状况，同时也减轻了窑内长长厚窑皮、结球的几率。
3 高硫煤煅烧水泥熟料的效果
通过上述措施，窑内煅烧状况得到了改善，窑内长厚窑皮、结球、窑尾漏料现象得到了抑制，工艺质量事故明显减少。由于熟料中较高的SO3争夺CaO而形成CaS04使熟料中实际CaO显得相对不足，故相应提高了熟料饱和比的目标值，使得C3S含量提高到了60%左右，熟料3天强度达到了30MPa以上，熟料质量得到了明显改善。由于结球等工艺事故的减少，窑连续运转的时间延长，相应熟料产量也得到了大幅度提高，经济效益显著。
4 结束语
实践证明，高硫煤采用较高饱和比、低铝、低铁的配料方案，加上窑操作的薄料快转，较低的入窑物料分解率等措施，在一定程度上可以有效地消除高硫煤对熟料煅烧系统稳定运行的不良影响，抑制和消除了结球现象的发生，稳定了窑的热工制度，提高了窑的产质量。
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