孫永泰

新型干法回轉(zhuǎn)窯燒低揮發(fā)分無(wú)煙煤煤粉的制備

孫永泰

新型干法回轉(zhuǎn)窯燒低揮發(fā)分無(wú)煙煤煤粉制備系統(tǒng)，不但工藝流程簡(jiǎn)捷、工程投資少，由于可采用當(dāng)?shù)氐臒o(wú)煙煤，合理利用資源，減少運(yùn)輸費(fèi)用，因此,具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益，可推動(dòng)新型干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)水泥的發(fā)展。

干法回轉(zhuǎn)窯；低揮發(fā)分；煤粉制備；工藝流程

原煤分類是根據(jù)原煤工業(yè)分析中揮發(fā)分 (Vad)的含量多少而定，Vad＞10%時(shí)為煙煤，反之為無(wú)煙煤。在我國(guó)水泥生產(chǎn)中，以往無(wú)煙煤只能用于立窯生產(chǎn)工藝，在回轉(zhuǎn)窯煅燒水泥工藝過(guò)程中，由于要求在窯內(nèi)形成穩(wěn)定的煅燒溫度熱工制度，常用煙煤煅燒水泥，煙煤揮發(fā)分一般都控制在20%以上。我國(guó)煤炭資源分布不平衡，有些地區(qū)靠近無(wú)煙煤產(chǎn)區(qū)，或者當(dāng)?shù)鼐陀袩o(wú)煙煤，預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線系統(tǒng)利用當(dāng)?shù)氐蛽]發(fā)分無(wú)煙煤作燃料來(lái)生產(chǎn)水泥，既合理利用了燃料資源，又降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)，還可減輕交通運(yùn)輸?shù)膲毫?。因此，預(yù)分解窯燒低揮發(fā)分無(wú)煙煤技術(shù)已成為許多地區(qū)水泥技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

煙煤在著火過(guò)程中由于揮發(fā)分高、燃點(diǎn)低，一般在400~500℃即可形成穩(wěn)定燃燒。而無(wú)煙煤的揮發(fā)分比煙煤低得多，因而其著火溫度高，燃燒速度慢、時(shí)間長(zhǎng)。有關(guān)資料指出，無(wú)煙煤著火溫度、燃燒溫度比煙煤分別提高130~200℃，燃燒時(shí)間約延長(zhǎng)40%。因此，在用無(wú)煙煤燃燒新型干法回轉(zhuǎn)窯水泥熟料時(shí)，必須在工藝技術(shù)方案及裝備上采取相應(yīng)的措施，優(yōu)化設(shè)計(jì)才能確保無(wú)煙煤煤粉在回轉(zhuǎn)窯和分解爐內(nèi)完全燃燒。

一、煤粉制備系統(tǒng)及裝備

煤粉的燃燒時(shí)間與碳粒的粒徑平方成正比，煤粉越細(xì)，燃燒時(shí)間越短，因此，為保證無(wú)煙煤的完全燃燒，必須嚴(yán)格控制煤粉細(xì)度。一般無(wú)煙煤比煙煤硬，易磨性比煙煤差。根據(jù)國(guó)內(nèi)外采用無(wú)煙煤煅燒水泥熟料的經(jīng)驗(yàn)，適當(dāng)控制入窯無(wú)煙煤煤粉細(xì)度：4900孔篩篩余≤5%；入分解爐無(wú)煙煤煤粉細(xì)度：4900孔篩篩余≤3%。低揮發(fā)分煤粉細(xì)度通常小于或等于其揮發(fā)分的一半，因低揮發(fā)分無(wú)煙煤的細(xì)度對(duì)燃燒的影響遠(yuǎn)大于煙煤，因此，必須十分重視煤粉的制備，嚴(yán)格控制細(xì)度。

目前，煤粉制備系統(tǒng)主要有兩種選擇：一是采用立磨（見圖1）；二是采用風(fēng)掃球磨（見圖2a～2d）。采用風(fēng)掃球磨具有投資比較低、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、運(yùn)轉(zhuǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，因此，許多工廠都采用這種方案。但是，在煤粉制備系統(tǒng)中也有許多變化，如阜新二礦的煤粉制備工藝流程 (見圖2a)，為保證煤粉細(xì)度，采取二級(jí)粗粉分離選粉，生產(chǎn)時(shí)控制二級(jí)回粉細(xì)度，根據(jù)細(xì)粉分離器所收煤粉細(xì)度，調(diào)節(jié)二級(jí)粗粉分離器回粉進(jìn)入成品倉(cāng)的比例，細(xì)粉分離器、電收塵器所收煤粉全部進(jìn)分解爐煤粉倉(cāng)。

圖1

圖2 a

又如某廠，為提高煤粉細(xì)度增加燃燒速度，根據(jù)當(dāng)?shù)責(zé)o煙煤質(zhì)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)中確定窯頭預(yù)熱器分解爐加入煤粉細(xì)度分別為80um篩余l(xiāng)%~2%和3%~5%，因此，煤粉制備系統(tǒng)選粉也采用二級(jí)選粉系統(tǒng)：一級(jí)采用粗粉分離器；二級(jí)卻采用動(dòng)態(tài)選粉機(jī)。從而，提高分離效率，并靈活調(diào)整煤粉細(xì)度，滿足窯頭和分解爐燃燒的需要。煤粉制備系統(tǒng)工藝流程（見圖2b）。

圖2 b

隨著低揮發(fā)分無(wú)煙煤煅燒技術(shù)的發(fā)展，對(duì)煤粉制備的要求不斷提高，既要保證煤粉細(xì)度達(dá)到2%~4%，又要降低工程造價(jià)，這樣，原來(lái)傳統(tǒng)的風(fēng)掃煤磨采用粗粉分離器，不僅難以把煤粉細(xì)度控制在要求范圍內(nèi)，而且，由于粗粉分離器分級(jí)效率較低，影響了整個(gè)粉磨效率，系統(tǒng)電耗高，產(chǎn)量低，工程造價(jià)高。取消了粗粉分離器的工藝流程(見圖2c)

圖2 c

動(dòng)態(tài)選粉機(jī)分級(jí)效率高，電耗低，產(chǎn)量高，生產(chǎn)控制靈活。它能對(duì)200um的過(guò)大顆粒嚴(yán)格控制?？筛纳泼悍鄣募?xì)度分布，提高煤粉質(zhì)量，使煤粉燃燒穩(wěn)定。現(xiàn)有很多老的回轉(zhuǎn)窯廠，在對(duì)煤磨系統(tǒng)擴(kuò)能技改，有許多廠同時(shí)還改用低揮發(fā)分無(wú)煙煤，或者煙煤與無(wú)煙煤各半的改造，都采用動(dòng)態(tài)選粉機(jī)取代粗粉分離器和旋風(fēng)分離器，取得了很好的效果。目前，在煤粉制備系統(tǒng)中，無(wú)論是粉磨煙煤還是低揮發(fā)分的無(wú)煙煤或者劣質(zhì)煤（如褐煤）所采用的動(dòng)態(tài)造粉機(jī)工藝方案（見圖2d），具有工藝技術(shù)先進(jìn)、流程簡(jiǎn)捷、對(duì)各種煤質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便、投資省的優(yōu)點(diǎn)。

二、煤磨系統(tǒng)應(yīng)注意的問(wèn)題

1、煤磨系統(tǒng)的安全生產(chǎn)

煤是易燃物，當(dāng)其達(dá)到一定細(xì)度時(shí)還存在爆炸危險(xiǎn)，因此，在煤系統(tǒng)中的風(fēng)管彎頭、選粉機(jī)、煤粉倉(cāng)等處應(yīng)設(shè)防爆閥，收塵器應(yīng)選擇煤磨專用的具有防爆功能的收塵器，并在收塵器及煤粉倉(cāng)設(shè)CO檢測(cè)及報(bào)警裝置。另外，還應(yīng)在煤磨、煤粉倉(cāng)、收塵器等處設(shè)CO2滅火裝置，一旦發(fā)生燃燒、爆炸等意外時(shí)，及時(shí)進(jìn)行滅火。

2、煤粉計(jì)量

回轉(zhuǎn)窯入窯煤粉的穩(wěn)定，對(duì)熟料燃燒至關(guān)重要，燒無(wú)煙煤、低揮發(fā)分煤更要高度重視這個(gè)問(wèn)題，否則一旦因煤質(zhì)量或數(shù)量使窯況波動(dòng)，要恢復(fù)正常生產(chǎn)就要比燒煙煤困難，有時(shí)甚至還要加油助燃。目前，煤粉計(jì)量一般采用粉體計(jì)量喂料系統(tǒng)，計(jì)量精度高，能滿足新型干法回轉(zhuǎn)窯煅燒對(duì)煤質(zhì)的要求。

圖2 d

孫永泰（1972~），男，滿族，沈陽(yáng)人，畢業(yè)于沈陽(yáng)化工學(xué)院，沈陽(yáng)市遼中水利化工設(shè)備廠高級(jí)工程師。

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