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。
我公司3200t/d生产线于2003年6月投产运行后，熟料产量维持在3 400t/d 熟料热耗3135kJ/kg，各项指标均在设计范围内且年运转率在90%以上。进入2007年后由于燃煤紧张，由山西大同煤更换为内蒙古煤，原煤的成分发生了变化，特别是内水含量变高，给窑煅烧带来不小的影响。
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我公司3200t/d生产线于2003年6月投产运行后，熟料产量维持在3 400t/d 熟料热耗3135kJ/kg，各项指标均在设计范围内且年运转率在90%以上。进入2007年后由于燃煤紧张，由山西大同煤更换为内蒙古煤，原煤的成分发生了变化，特别是内水含量变高，给窑煅烧带来不小的影响。
1.燃料情况
煤的工业分析见表l。
表1 煤的工业分析
|
产地 |
Mar
/％ |
St.ad
／％ |
Mad
／％ |
Aad/％ |
Vad
/％ |
FCad
％ |
Qnet,ad
／(kJ／kg) |
|
内蒙古 |
17.0 |
0.71 |
9.83 |
16.22 |
29.96 |
43.99 |
20506 |
|
山西 |
6.75 |
0.38 |
3.40 |
16.48 |
32.19 |
47.55 |
23568 |
2 出现的问题
2007年7月2 日夜班窑操作员发现，分解炉出口负压突然增高600Pa，最高达到-l 800Pa，并且来回波动，窑电流随之下降，大约5min后分解炉出口压力最高达-2000Pa，最后达到压力表的最高量程。从分解炉到高温风机进口所有压力均有不同程度升高，期间操作员减料运行并马上通知现场巡检工，检查分解炉缩口部位和窑尾烟室部位是否有结皮垮塌堵塞，经检查未发现异常，烟室生料也不黏。从窑头观察窑内通风效果很差，浑浊不清，返火严重并流向三次风管，窑头微正压，窑煅烧困难，系统压力持续偏高。系统正常操作参数与故障参数对比见表2。
表2 正常运行和故障时运行参数
|
测量点或控
制点名称 |
压力/Pa |
温度/℃ | ||
|
正常参数 |
事故参数 |
正常参数 |
事故参数 | |
|
预热器出口 |
-5 500 |
-6000 |
|
|
|
C1出口 |
-5300 |
-5 800 |
325 |
330 |
|
C2出口 |
-4200 |
-4 800 |
520 |
525 |
|
C3出口 |
-3 500 |
-3 800 |
670 |
680 |
|
C4出口 |
-2800 |
-3200 |
790 |
810 |
|
C5出口 |
-2100 |
-2600 |
870 |
880 |
|
TSD炉出口 |
-l 200 |
-2000 |
890 |
880 |
|
入炉三次风 |
-450 |
-650 |
880 |
870 |
|
窑尾烟室 |
-300 |
-100 |
1 050 |
1100 |
|
SC出口 |
|
|
960 |
935 |
|
C5出料温度 |
|
|
850 |
855 |
3 处理经过
当班操作员认为窑内结圈起蛋，于是第一次止料停窑从窑头往窑内观察，但并未发现异常现象，然后升温投料，开始压力并不高，10min后问题依然出现，随后窑内开始跑黄料，故决定停窑。白天对预热器、分解炉、预燃室、三次风管和烟室检查没有发现异形物，系统通风面积没有发生突然性变化。待窑冷却后进窑检查发现，窑内30m后仅有一道50mm的圈，窑内没有发现结蛋现象。由于系统并未检查出异常情况，且处于水泥销售高峰期，于是点火升温。再次投料后问题比停窑前更严重，窑尾密封处开始冒料，C5温度倒挂严重，系统负压比正常高出1 000Pa，分解炉温度难以稳定控制，窑内煅烧效果非常差，直接跑黄料，只得又止料停窑。根据以往经验，初步怀疑是喂煤量波动导致煤粉不完全燃烧，使系统阻力升高所致。但检查煤粉计量系统和煤粉燃烧器后并没有发现异常。于是围绕影响煤质的外部因素查找，最后确认是由于原煤粉磨过程出了问题，加上原煤水分高，导致煤粉水分太高，细度跑粗。
4 问题分析
由于当时雨量增多，煤磨隔仓板通风面积有30％被煤粉糊死，煤磨通风差，研磨能力下降，台时产量低，一度供不上窑用。7月2日夜班接班后，煤磨操作员为赶仓放宽了细度和水分，加大煤磨台时产量。化验窒每班定点取两次样对煤粉细度和水分进行化验。当班煤粉水分高达9％，细度达到8％(正常生产控制在3％)，并且事后对煤粉转子秤取瞬时样分析，水分高达12％。对比数据见表3。
表3 煤粉水分有关指标 ％
|
质量控制 |
正常控制 |
事故时 |
进厂原煤 |
|
5 |
3 |
12 |
17 |
煤粉水分对煤的低位热值影响很严重，且水分含量高，煤粉燃烧不稳定，导致温度时高时低。理论上，水分每增加1％，其燃烧热值降低1％。煤粉中的水分可以从燃烧过程中吸收很多的热量，使燃烧温度迅速下降。水在受热汽化时，体积增大l 700多倍，且大量的水蒸气笼罩于煤的周围时，会阻止空气进入燃烧区。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。水分高还会造成煤粉不完全燃烧，烧成温度较低。
含水分高的煤粉不但难于粉磨，在输送、储存过程中容易引起堵塞，影响煤粉的均匀喂料，最终导致窑温的波动；含水分高的煤粉入窑时，导致煤粉燃烧滞后，火焰拉长。煤粉的外在水分可以通过提高出磨气体温度来降低，而内在水分需要在110℃左右才能蒸发，磨内降低内在水分含量是很困难的。从表1看出，我公司煤粉质量发生了较大的变化，给操作造成了很大的困难。
煤粉水分加大，窑内水蒸气含量增大，导致压差增大；同时窑内烧成温度偏低，熟料质量差，篦冷机内料层阻力增大，窑内飞砂增大也是加大系统阴力的一个原因。由于上述原因，最终导致系统压力升高800Pa左右。
5 结论
由于煤粉粗、水分超大，并且煤质较差发热量低，窑内煤粉难以燃烧，促使窑内烧成温度降低，且我公司使用的内蒙古煤本身煤内水很高，造成煤的燃烧不稳定性增强，煤粉在窑内的浓度也变化不定，整个窑系统平均温度偏低，使得系统压力增大。尤其是分解炉内煤粉同样燃烧效果差，煤粉浓度增高，不完全燃烧加剧，也是最终导致系统压力增高的原因。
6 解决方法
由于停窑时间较长，窑完全冷却，于是将窑点火火升温时间延长，保证在投料前将煤粉仓内煤粉用尽后再投料。同时加大燃烧器一次风压、调整旋流风比例，延长油煤混燃时间，严格控制出磨煤粉细度和水分。最终本次投料后上述现象完全消失，窑的各项指标均在正常范围。
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