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煤质分析对新型干法水泥生产的影响

第一篇：煤质分析对新型干法水泥生产的影响煤质分析对新型干法水泥生产的影响煤在新型干法水泥生产中兼具燃料与原料的作用。作为燃料，煤为分解炉内碳酸盐分解和回转窑内熟料烧成提供热源；作为原料，煤灰沉落、混合在生料中成为熟料一部分。煤粉燃烧技术发展迅猛，常规燃烧问题已经解决，目前研究重点转向污染控制方面，国内著名的煤燃烧研究单位有华中科技大学、浙江大学、东南大学、清华大学、中国矿业大学。由于这些单位的研究针对工业锅炉的煤粉燃烧，成果不能直接应用于解决水泥工业中煤粉燃烧，但他们的成果仍然可以借鉴，下面我分别就煤的发热量及燃烧特性、硫含量、水分、灰分挥发分等对新型干法水泥生产的影响做一些简要分析。一、煤的发热量及燃烧特性新型干法窑结皮堵塞现象影响了不少水泥厂的运转率，一个重要原因是煤炭燃烧特性与分解炉不匹配。在分解炉内，煤粉燃烧速率一般都低于碳酸盐分解速率，煤粉燃烧发热速率决定了碳酸盐速率；另外，煤炭燃烧速度决定了煤粉燃烧完全（燃烬）需要的时间，如果煤粉不能在分解炉中燃烬，带到预热器管道中继续燃烧发热造成局部高温，生料熔融后粘附在管道上就产生结皮堵塞。陈全德等人的研究表明，我国分解炉结皮堵塞的一个重要原因是分解炉内煤粉燃烧不完全，这在燃烧速度慢的煤中更明显。所以老新型干法的改造主要内容是扩大分解炉容积、提高煤粉在分解炉内的停留时间。但在分解炉已经建成的条件下，煤粉在分解炉内的停留时间已经确定，这时选择和制备燃烧特性合适的煤粉就显得非常重要了。煤炭燃烧特性就是煤炭的燃烧速度，常用着火指数和燃烬指数衡量，着火快、燃烬率高的煤炭能在分解炉中及时燃烧完全，避免未燃烬的煤粉在预热器系统中继续燃烧造成结皮堵塞；燃烧特性合理的煤粉，还有利于在窑头产生合理的火焰温度和形状，避免熟料烧成不良或结圈发生。水泥厂普遍根据煤炭挥发分（Vad）判断煤炭燃烧特性，但水泥厂常常发现，挥发分相同的煤炭实际燃烧特性差别很大；同一煤炭，不同细度，其燃烧特性差别也很大。根据燃烧学理论，挥发分只是影响燃烧特性的众多因素中的一个，单控制挥发分是不能保证燃烧特性稳定的，而只有保证煤粉燃烧特性的稳定，才能保证煤粉在新型干法回转窑中燃烧的稳定。实践证明，当煤炭发热量低、挥发分低、灰分高、水分大、煤粉粗时都会造成煤粉燃烧速度慢，热力不集中，火焰拉长，熟料烧成不佳，因此燃烧速度特性的科学评价是非常有实践意义的。我们花了4年研制的CT7000型多功能热量仪的最大特点是除测定煤炭发热量之外，还能测定煤炭燃烧特性，专门根据新型干法水泥厂的要求和环境研制，更科学地反映煤炭燃烧特点，帮您及时对入窑煤粉的燃烧特性进行测定。另外，煤炭均以发热量计价，但水泥行业普遍习惯用工业分析结果计算发热量，该方法是80年代国家煤炭科学研究总院北京煤炭化学研究所针对不具备热量仪条件的小厂矿企业研究的经验公式，与国家标准要求的氧弹法测定的发热量有误差，高的可达500×4.18KJ/Kg，在热量仪普及的今天已经落后。而CT7000型多功能热量仪的热量测定功能解决了这一问题。在自动化方面，CT7000型多功能热量仪吸收了国内外最先进煤炭热量仪的优点，实现了不调水温、不称水重，并融合最新的电子技术，自动化程度达到国际先进水平。仪器具有操作方便、容错性强、故障率低的特点，并备有联网接口，方便了水泥厂选择最适合的煤炭。二、硫在新型干法水泥生产中的作用煤中硫含量的波动对新型干法水泥生产影响很大。作为原料，煤灰是熟料的一部分，煤中硫直接影响生料易烧性和熟料强度。一方面，适量硫的存在有助于改善生料易烧性、改善熟料强度。北京地区的新型干法水泥厂普遍经验发现，熟料中SO3含量在1％左右最佳；但山东、江西等地的新型干法水泥厂技术人员发现熟料中SO3含量升高熟料后期强度下降，看似与北京地区经验矛盾，实质是由于SO3含量升高后导致实际饱和比降低造成的，如果保持有效饱和比不变，生料易烧性和熟料强度都会得到改善。当然，在无旁路放风的情况下，钾、钠、氯、硫不断挥发、冷凝，如果硫和碱反应平衡后还有过剩硫存在，过剩硫在窑中循环也会引起结皮，且结皮主要成分为硫酸钙和硫硅酸钙（2C2S•CaSO4）形成的致密层，很难清除；如果硫碱比太低也会形成以碳酸碱为主的坚硬窑皮。所以，控制生料中SO3是十分重要的。参考国外经验，对挥发性组分的控制范围为：生料中：K2O+Na2O生料中的SO3主要由煤炭带入，所以测定煤炭中硫含量是必要的。煤中硫测定的标准方法主要有化学分析法和库仑法。化学分析法已经在水泥厂广泛应用，但速度慢、操作复杂；库仑法也是硫含量测定的标准方法，操作省力、速度快，精度与化学法相同，已经在煤炭行业广泛应用。我们研制成功的CTS3000型快速测硫仪，在吸收煤炭行业成功经验的基础上，采用库仑法原理，具有测定速度快的特点，还针