（山东BOB综合工业科技有限公司山东，济南250300）摘要：水泥熟料煅烧的热量来源主要是通过煤粉燃烧产生，一般采用固体燃料煅烧水泥熟料，常用的有烟煤、无烟煤和焦炭。随着水泥工业的发展，水泥生产工艺系统不断更新，高硫无烟煤在水泥生成中的应用也不断扩展提高。

一、概况

某公司位於遼寧省境內，主要从事熟料及水泥生产、销售工作。为日产熟料5000t水泥生产线，采用以悬浮预热器和窑外分解技术为核心的新型干法水泥生产工艺，双系列五级预热器、5.0×74m回转窑、①3.8x（7.75+3.5）m风扫式煤磨、CK450生料立磨、第四代德国CP蓖冷机、碾压机加球磨机联合组成的闭式水泥粉磨系统。同时配套装机容量9MW纯低温余热发电机组，综合利用电厂粉煤灰、脱硫石膏等工业废弃物，大量节约资源，减少二氧化碳排放量，保护环境。

二、高硫无烟煤对水泥熟料生产和性能的影响

1.无烟煤

（1）我国煤碳资源十分丰富，目前探明储量超过1886亿吨，各类煤的比例大致为烟煤占70%，无烟煤占16%，褐煤占14%。无烟煤因其燃烧时不冒烟，俗称白煤，是煤化程度***的煤。

（2）公司进厂无烟煤的特点是空气干燥基状态下，煤工业分析指标中硫成分较高，一般2.80%左右，挥发分含量10%左右，着火速度慢，固定碳含量高，在70%

左右，热值一般6000-6500大卡/Kg，随着研石含量的增加而下降。

（3）在公司100km范围内有大量的煤炭资源，因地制宜，大量利用公司附近的硫成分约3.0%、挥发分约7.0%、热量约6000大卡/Kg左右的无烟煤，实现了资源的合理搭配与充分利用，提高经济效益的同时也也创造了社会效益。

（4）高硫煤能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S03的矿化作用，液相提前出现，而且液相量增加，在该情况下，如果生料中Fe-0、A120；含量配路不当，势必导致液相量过大、通风不良，煤粉燃烧不完全，产生还原气氛，结球在所难免，熟料质量降低。

（5）高硫煤能促使熟料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Ca0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S03存在，它势必争夺部分Ca0而形成CaS0，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Ca0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.公司原煤指标及化学成分

公司2014年1-3季度进厂无烟煤工业分析及化学分析（表1-2）

表1入磨无烟煤工业分析

表2入窑无烟煤煤灰化学分析（%）

3.煤粉的制备及计量输送

原煤經橋式刮板取料機取料後經皮帶送入兩個原煤倉，经原煤仓、定量给料机喂入风扫式煤磨系统，在磨内进行烘干与粉磨，粉磨制备系统利用蓖冷机废气作为烘干热源。煤粉由出磨气体带入煤磨动态选粉机，分离出的粗粉返回磨头再次粉磨，细粉随气体进入高浓度煤磨专用袋式除尘器，收集下的煤粉经螺旋输送机送入带有荷重传感器的窑头及分解炉主、次三个煤粉仓中，分别经煤粉秤计量后送往窑头及分解炉燃烧器及脱氧装置。煤磨车间废气由煤磨排风机排入大气。

粉塵排放濃度≤30mg/m3。

4.煤灰掺入熟料的分析

燃盡的煤粉將以煤灰的形式沉落到窯內的物料中燒成熟料，是熟料中无法脱离的一种组分，因此，煤灰也是水泥生产生料配料的一种原料。故煤灰的化学、物理性质会对水泥熟料的般烧和矿物组成产生一定的影响，当生料成分不变，而煤质突然改变时产生的影响更加明显。同时因该无烟煤硫成分较高，一般在2.8%

左右，投产初期窑尾系统结皮、堵寨严重，且捅堵困难，造成窑系统出现小股塌料，导致出窑熟料f-Ca0偏高，甚至出现跑生料等严重工序质量事故，因而造成停窑等严重影响公司生产经营，导致出窑熟料强度低且颜色差。

三、措施：

根據質量指標檢驗數據的統計和分析，结合公司周边原料成分，通过优化配料方案，调整生产工艺参数及生产管理等工作，最终实现优质高效的目标。

1.做好燃煤的采购质量控制，在采购合同中加强附着水份的控制<8%，燃料水分每增加1%，热耗增加1.03大卡（每千克熟料），尤其对硫、挥发分、发热量等指标以加权平均值进行结算，稳定燃料质量波动，减少热工参数的波动。

2.加强进厂煤的堆放管理，根据化验结果接配进料和多点、多层移动堆料，进行充分均化。

3.控制出磨媒粉水分≤1.0%，产品细度为80um筛筛余≤1.5%，保证输送的顺畅和燃烧的快速与充分。

4.控制出磨生料水分（1.0%，生料中物料水分每增加0.1%，热耗增加1.2大卡（每千克熟料），80um方孔筛筛余518%，入窑生料分解率在90-95%，既能很好地减轻窑负荷，提高产能，也能保证适合的液相量，有利于熟料矿物的形成，避免窑内常结圈、长厚窑皮、结蛋等工艺事故。

5.加强原燃材料市场调研和化学成分分析，不断优化配料方案，提供易烧性好的生料。

6.调整和优化工艺操作参数，提高设备的运转率，实现系统的优质高产。

7.保证合理的窑通风，控制窑尾废气中0-浓度在3%左右，避免产生过多的CO造成还原气氛，影响熟料的颜色和强度。

8.生料配料时将碱含量约3.5%的页岩掺入7%进行生料粉磨，控制硫碱比1.20-

1.40%，避免造成硫成分的富集和循环，控制窑皮、堵塞等工艺事故发生。

針對以上有效措施的實施，取得了明显的效果，从而保证了系统的连续稳定运转，实现了优质高产，从而降低了生产运行成本，增加了经济效益（表3、表4是2014年第1、2、3季度熟料化学分析和物料检验数据）。

表32014年***、二、三季度出窑熟料化学成分

表4 2014年***、二、三季度出窑熟料物理指标

四、效果

1.控制熟料硫碱比在1.20-1.40%，减少硫酸盐结圈、结皮堵寨现象，系统结皮捅堵困难得到解决。控制熟料三率值为KH-0.92±0.02，SM=2.30±0.10，IM-1.50

±0.10。熟料矿物组成合理，易磨性较好。

2.出窑熟料结粒均匀，颜色青黑，f-Ca0在0.80%左右，质量指标得到有效控制，系统实现长时间连续稳定运行，出窑熟料日产量达到5500吨以上，降低了单位时间内的生产成本。

5.熟料强度得到明显提升，3天强度由27.4兆帕逐渐提高到33.5兆帕，28天强度由54.4兆帕逐渐提高到58.7兆帕，水泥混合材添加量增加，同品种等级的水泥熟料掺加量减少，出磨水泥颗粒级配得到调整和改善，水泥质量均匀稳定，煤耗、电耗有效降低，创造了很好的经济效益与社会效益。

五、高硫煤的使用体会

1.控制高硫煤均化：一般高硫煤成分及热值波动较大，对于进厂的高硫煤尽量采用同一供应煤矿点或尽量少的煤矿点，且实行预均化，采用平铺直取法入库，减少配料难度，提高热工制度的稳定性。

2.确定适宜的配料方案

（1）配料方案必须与般烧温度一致。液相量太少或者出现太迟是无烟煤煅烧熟料产生飞沙料的主要原因。其一石灰石质量越好，易烧性越差，即不易选择过高的饱和比。其二生料中Alzo；含量的提高有利于提高液相的粘度和表面张力，即提高铝率有利于改善熟料结粒。

（2）在用高硫煤煅烧水泥熟料时，要保证有足够的C35生成量，在配料时须比常规配料的Cao量要高些。为保证适宜的熟料饱和比和硅率，A1：0，的降低或升高始终有一个限度，通过逐渐降低或提高出窑熟料中Fes0）含量来改善物料的烧结范围，提高熟料硅酸盐矿物的总体含量。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，以便及时作相应的调整。

3.选择合适的硫碱比

熟料硫鹼比高，即熟料中的硫酸盐饱和度高，三氧化硫相对过剩，硫酸盐饱和度过高导致降低液相粘度和表面张力，液相粘度会随硫酸碱增加而成反比下降，粘度和表面张力的降低，会使熟料颗粒结构疏松，物料在窑内滚动时难以形成较大的颗粒，从而容易产生飞砂料。

4.入窑分解率不易过高

（1）现有的分解炉设计，一般考虑分解率在92%-95%，长窑内的烧成工艺不适合过高的分解率。当入窑分解率达到97%-98%时，窑的长径比应该缩短到7-8，而不是现在的15左右。

（2）分解率高：一是缩短了物料入窑后的进一步分解，如果现有烧成制度不变，就会在液相烧成带生成大晶格的C25，此类C25和f-Cao很难结合，物料也难结粒，继而进入高温烧成带后，生成大品格的c35，此类矿物不易成球，易生成飞沙料。二是缩短了熟料的整体烧成时间，如果现有的窑内温度分布不变，烧成的熟料不能及时地出窑快速冷却，“从1250℃开始到出窑冷却前，C3S会缓慢地分解为C2s和f-Ca0”，“β型C25会粉化转型为r型C25”，“熟料中的方镁石会结晶析出”，如果强制拉长火焰，延长烧成时间，就会降低新生Cao的活性，增加烧成能耗，过长的烧成带也会增加大品格的生成，形成难磨的飞砂料。

5.适量的高镁高硫能起相互共融作用：熟料煅烧中氧化镁的存在能够明显缓解硫对C3S矿物形成的抑制作用（氧化镁掺量为%时，效果***），抑制了S0，和A1*

的結合作用對C3S形成的阻碍作用，有利于A矿形成，降低C3S的形成温度并促进C3S的形成，般烧温度的升高有利于氧化镁的固溶：通过综合分析可知，当采用的高硫煤硫含量低于4.0%时，对熟料烧成的影响较小，烧成的熟料质量较好，当破含量大于5%时，将使熟料中阿利特矿物含量明显减小，熟料质量下降。

6.确定合理的热工参数，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fCa0合格的情况下，适当快窑，避免因慢窑而结球。在保证入窑分解率的前提下，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：入窑分解率控制在90%~95%，分解炉出口温度控制在840~860℃，并适当减少窑头煤用量，避免窑内由于煤粉燃烧不充分而产生的还原气氛，使窑系统保持在低温般烧状态，缓解高硫煤造成的烧成范围变窄、操作困难的状况，同时也减轻窑内长长厚窑皮、结球的几率。