李曉劍(亞泰集團哈爾濱水泥有限公司,黑龍江 哈爾濱 150050)
我公司現有一條2500t/d新型干法窯生產線,見圖1。系統主機配置情況(窯外預分解窯:Φ4.0m×60 m;五級旋風預熱器帶TDF爐,每級分A、B兩筒;篦式冷卻機:TC-1164;輥盤式生料磨:MPS3750B;輥盤式煤磨機:ZGM80G;輥盤式煤磨機:2×MPF1915A;燃煤熱風爐:Φ3.2m×8m)。為進一步提升公司競爭力,有效降低自產熟料生產成本,我公司于近幾年開始陸續進廠使用了低價高揮發分俄國煤,并逐步減少了某選煤公司、某礦業公司等高價原煤的供貨比例。經統計,高揮發分俄國煤的使用對生產線熟料煤耗的降低有一定影響。另外,結合高揮發分俄煤粉具有易磨性好、篩余細度控制標準稍低等等特點,我們重新啟動了ZGM80G煤磨,僅“補丁式”開動距離窯生產線較遠、裝機容量更高的M1915A煤磨(帶燃煤熱風爐,利用普通煙煤時,單獨開動該系統供給窯用煤粉),達到了降低自產熟料生產成本的目的。
圖1 新型干法窯生產線工藝流程
我公司新購進的俄國煤屬高揮發分、低灰分、低變質煙煤(某批次俄煤與某批次普通煙煤的工業分析結果對比情況見表1),而揮發分能在較低的溫度條件下即能分解出來,隨著燃燒熱的累積,煤粉中揮發分含量越大,會更容易也越快灼燒、燃盡。使用該煤種后,對煤立磨的安全運行、熟料燒成質量的控制等過程將帶來一定影響。
表1 某批次俄煤與某批次普通煙煤的工業分析對比結果
見圖2所示,將新購進的俄煤與普通煙煤(分品類、批次)標記置放于一區至四區,根據化驗室預設搭配比例,車間通過起重機抓斗實現普通煙煤、俄煤的按比例搭配使用等執行工作,見表2。
表2 普通煙煤和俄煤的按比例搭配使用
圖2 原煤庫分區情況
2.2.1 對窯系統工況的影響
初期采用高揮發分俄國煤時,因揮發分的快速析出,窯頭燃燒器火焰呈縮短狀,噴煤嘴處幾乎無黑火頭出現,煤粉燃燒快速完全,但火焰短,溫度過于集中在窯前,對窯前燒成帶4m至8m處的窯皮、窯襯威脅很大,使得該段筒體溫度頻繁波動,窯皮、耐火磚襯沖涮非常嚴重,該段窯皮始終處于掛不上去的狀態,直至影響到窯襯使用壽命。另外,因為噴煤嘴火焰黑火頭過短、火焰溫度過于集中,造成燃燒器頭部內、外道、窯頭澆筑料燒損嚴重,也嚴重影響到了火焰形狀、燃燒器壽命及回轉窯工況(見圖3)。
圖3 俄煤初期使用的窯頭燃燒器
因使用俄國煤前期,恰逢系統春檢周期,公司深刻汲取了使用俄煤初期的經驗教訓,對窯頭燃燒器的調節使用作了較大變動。目前所采取的主要辦法:一是更換了適應煤質變化能力更強的備用燃燒器,見圖4;二是鑒于送煤管道及凈風管道折拐點過多,凈風、煤風通過阻力大,進行了管道改造;三是因配置的凈風機供風壓力稍小,導致其外風風速低,風壓不足,內風的擾動能力不夠,加之高揮發分俄煤的使用,較難形成柱狀長火焰,經多次試驗嘗試,尋找到了減小燃燒器內、外風為一定比例的辦法,并形成交接班制度,同時窯操作上適當降低二次風溫,盡可能使火焰延長,避免火焰直接刷損窯前窯皮,達到了較好地效果。燒成帶窯皮結掛正常、窯頭燃燒器及耐火襯磚使用周期均可滿足公司要求。
圖4 俄煤目前使用的 窯頭燃燒器
2.2.2 對熟料質量的影響
見表3,對比使用俄煤前后,熟料質量方面,3d抗壓強度略有升高,約提高0.7MPa。外觀方面,使用俄煤后熟料黃心明顯減少,熟料內、外核較之前有明顯的分界線,且切面光澤度好,易磨性較好,對公司水泥粉磨的運行帶來較好效果,以#6水泥磨為例,使用該熟料生產的P·O42.5水泥臺時環比提高了3 t/h,效益顯著。
表3 使用普通煙煤與俄煤期間入窯煤粉、熟料質量
2.2.3 對熟料煤耗的影響
圖5所示為回轉窯系統2月至6月的入窯煤質量、熟料質量以及煤粉耗變化情況。其中,2月1日至4月2日熟料煤粉耗平均為169 kg/t;4月3日至4月30日熟料煤粉耗平均為138 kg/t;5月1日至5月26日熟料煤粉耗平均為137 kg/t;5月27日至6月末熟料煤粉耗平均為133 kg/t??煽闯鲎?月初以來,隨著俄煤摻入比例的增加,入窯煤灰分降低,揮發分及熱值升高,回轉窯系統煤耗有著穩步且明顯的下降趨勢。
圖5 使用普通煙煤與俄煤期間煤粉耗對比
2.2.4 使用俄國煤對煤粉制備系統的影響
鑒于俄煤具有高揮發分、易燃易爆特點,煤粉細度須適度放寬,才能滿足煤粉制備系統安全運行要求,以上為提高煤磨系統臺時產量提供了理論性支撐依據。因此,公司計劃重新啟動ZGM80G煤磨(該磨系統因設計能力偏小,單開情況下,根本無法滿足生產供給),以期停掉輸送成本高、裝機功率高的MPF1915A煤磨,使用普通煙煤與俄煤期間ZGM80G煤磨工藝參數對比見表4。
表4 使用普通煙煤與俄煤期間ZGM80G煤磨工藝參數對比
因生產高揮發分俄煤,80 μm細度須放寬至12%至15%,但因該主電機高負荷運轉時定子溫度異常,喂料量及研磨壓力的給定量受到限制,煤粉臺時產量無法滿足熟料燒成需求,還需適時開動老線煤磨,熟料成本較原計劃升高。
現階段ZGM80G煤磨喂料量平均約為20.5 t/h,煤粉產量約為19.6 t/h。而現窯熟料煅燒所需煤粉量最高可達20.7 t/h,造成煤粉約1 t/h左右的缺口。經測算,決定隔天開動MPF1915A煤磨3h左右,約生產煤粉90~100 t,并規定每天向ZGM80G煤粉倉輸送煤粉40~50t,熱風爐即開即點,不需進行續火保溫而另增成本。ZGM80G煤磨和MPF1915A煤磨系統裝機功率對比見表5。
表5 ZGM80G和MPF1915A煤磨系統裝機功率 kW
(1)高揮發分原煤(低水分)的使用,有利于回轉窯煤粉耗的降低。
(2)高揮發分原煤的使用,在煤粉制備階段,尤其需要注意入磨溫度、研磨壓力以及系統通風質量,防止發生燃爆風險。
(3)在應用高揮發分原煤時,尤其要注意窯頭燃燒器內外風的調整、入窯風溫的控制,以拉長火焰形狀、伸展火焰輻射溫度為主要目的,避免影響窯襯與燃燒器壽命,以及熟料燒成質量。
(4)因高揮發分俄煤的運用,得以重新啟動ZGM80G煤磨,年可節約421.7萬元,效益顯著。