長期以來，新型干法水泥生產大都使用優質煙煤進行生產，隨著我國經濟的發展，能源持續緊張，優質煙煤價格一路攀升，在煙煤價格攀升的同時，其質量反呈下降趨勢，而無煙煤由于揮發份偏低，價格相對便宜，有效利用無煙煤替代部分煙煤進行水泥生產，對降低企業生產成本具有較大作用。

    煤的等級分類：

    煤一般可分為以下四類：無煙煤、煙煤、次煙煤、褐煤。其中無煙煤又分為：亞無煙煤、無煙煤、半無煙煤三類。煙煤分為：低揮發份煙煤、中等揮發份煙煤、高揮發份煙煤A、高揮發份煙煤B、高揮發份煙煤C、煙煤六類。次煙煤分為：次煙煤A、次煙煤B、次煙煤C.褐煤分為：褐煤A、褐煤B.無煙煤與煙煤的主要區別在于無煙煤揮發份較低，由于揮發份較低，不易著火。

    一、煤的燃燒燃燼特征煤在生物化學階段的形成條件不同，相同等級，但來源不同的煤，可能會有不同的特征，我國的原煤主要形成在石碳紀，相對二疊紀形成的原煤活性要好。我國南方產煤區地質結構復雜，其煤質也復雜。

    煤粒子的燃燒可以被看成是兩個連續的反應過程。

    一是揮發份的排出和燃燒：煤粒子被加熱，揮發份排出，揮發份排出的氣體一般具有較低的著火溫度，極易與周圍的空氣混合并達到著火溫度迅速燃燒，揮發份的排出量取決于煤的種類和加熱速度。一般來說，揮發份的排出和燃燒很快就可以完成，其數量級小于0.1秒。揮發份排出后的殘余物質近似一種疏松的焦炭粒子，也就是說煙煤和無煙煤在揮發份排出后都近似一種疏松的焦炭粒子。

    二是焦炭粒子的燃燒：焦炭粒子的反應速率可受化學反應速率控制（化學控制）或受邊界層速率控制（擴散控制），焦炭粒子的燃燼時間比較長。

    各因素的影響程度取決于反應是化學控制的還是擴散控制的，化學反應的速率隨溫度的增加而增加，就焦炭粒子的燃燒溫度來說，當溫度上升大約70℃時化學反應速率將提高一倍。邊界層中的擴散速率也隨溫度的增加而增加，但速度相對較慢，在高溫范圍內，燃燒時擴散控制的煙煤和無煙煤的燃燒反應速率之間的差異不明顯，在中等溫度控制范圍內燃燒時由化學控制的，兩者之間則存在明顯的差異。

    回轉窯燃燒器的高溫燃燒是擴散控制，分解爐的中等溫度燃燒則是化學控制。

    基于以上原理我們分別探討一下無煙煤在窯頭燃燒器及窯尾分解爐的燃燒情況。

    二、無煙煤在窯頭燃燒器的使用新型干法水泥生產線裝備有現代化的燃燒器，現代化的燃燒器配備有適當的火焰調節裝置，可以使無煙煤沒有任何問題地在窯頭進行燃燒。

    燃燒器的作用不僅僅是輸送和分布煤粉，更主要的是保持火焰的理想長度和合適的氣體流場。火焰的長度對于新型干法窯來講十分重要，火焰如果過短，煤的潛熱只能在較小體積內釋放出來，火焰的溫度就會在局部變得很高，相反，如果火焰長度加長，溫度就會下降。火焰的長度主要靠燃燒器的推動力進行控制。

    燃燒器的推動力=一次空氣（kg/s）×燃燒器尖端風速（m/s）

    當燃燒器推動力加大時火焰長度縮短。

    原煤的種類對火焰的長度并不十分重要，只要求單個煤粒子的燃燼時間小于其在火焰中的停留時間即可。

    如果目標是讓無煙煤與煙煤保持相同的火焰長度，那么就必須對煤粉的燃燼時間進行補償。簡單的做法就是將無煙煤磨得更細一些。

    高溫二次風將會快速加熱進入燃燒器的煤粉的揮發份快速排出，煤粉一經離開燃燒器端部，焦炭粒子就會點燃，因此冷卻機的使用效果將對無煙煤的使用產生一定影響。

    在回轉窯窯頭燃燒器上使用無煙煤需要保證如下條件：

    1.煤粉能達到足夠的符合要求的細度，以保證燃燒和火焰形成。

    2.控制可靠穩定的煤粉喂料。

    3.燃燒器必須能夠在燃燒帶產生有充分內部循環空氣的火焰，以保證無煙煤盡快點燃。

    4.在啟動冷窯或窯況不正常時利用煙煤或燃油輔助燃燒。

    三、無煙煤在分解爐中的作用分解爐的作用是在固相懸浮于熱氣體的條件下完成碳酸鹽的分解吸熱反應。

    CaCO3=CaO+CO2↑在所提供的熱量不能使生料完全分解的情況下，分解過程可按CO2的分壓達到某一平衡狀態考慮。一般來說分解爐的平衡狀態溫度處于850℃～900℃范圍。分解爐內的溫度分布與下列因素有關。

    1.燃燒成氣相時的放熱速率。

    2.由氣相傳給固體生料粉的傳熱速率。

    3.生料顆粒分解時的吸熱速率。

    與使用煙煤相比，由于無煙煤揮發份較低，因此需要一個相對較大的分解爐，以期獲得相同的生料分解率和相同的煤粉燃燼程度，或者要求一個較高的操作溫度，或者將無煙煤磨得更細一些。

    當三次風溫較低時，無煙煤揮發出來的氣體往往不能產生足夠的熱量使溫度升高。所以將煤粉直接喂入溫度范圍通常在1000℃～1200℃的上升煙道廢氣中可確保煤粉燃燒。

    另外需要提出的是燃燒速度和燃燼時間還取決于煙氣中的O2含量，用較高的空氣過剩系數操作分解爐時刻縮短燃燼時間，但通常增大空氣過剩系數的做法將會增加通過預熱器的氣體流量。為此將造成較大的壓差和較高的廢氣溫度，從而使窯主排風機的負荷增大，整個窯系統的單位熱耗也將有所增加。

    改變生料喂入方式是相當重要的，采用無煙煤操作時，無煙煤與生料粉的混合最好能有適當的滯后時間，以保證無煙煤的點燃，因此對喂入分解爐的生料需要進行分級控制，以便使分解爐底部形成一個相對高溫區。判斷生料在分解爐內是否達到預期的效果，最好的辦法是檢測入窯生料分解率，如果入窯生料分解率達到了預期效果，說明無煙煤在分解爐內的燃燒是合適的。

    四、無煙煤的具體使用雙峰海螺水泥有限公司在經歷多次反復后終于成功地在窯頭燃燒器及窯尾分解爐使用無煙煤，使無煙煤的使用量超過原煤總量的一半。由于雙峰公司當地煙煤質量較差，熟料質量一直難以提升，通過搭配使用當地優質無煙煤，熟料的質量得到了提高。

    在使用無煙煤時主要采取了以下成功做法：

    1.合理制定無煙煤采購指標。

    分析認為無煙煤不易著火，因此采購無煙煤時應盡量提高無煙煤的熱值，以彌補其揮發份不足的缺陷。由于無煙煤質量相對較好，無煙煤單位發熱量高，也有利于其在窯頭燃燒器及窯尾分解爐的盡快點燃，快速燃燼。

    2.控制合理的煤粉細度。

    在全部使用無煙煤時，煤粉細度與煙煤相比要降低。

    3.合理調節窯頭燃燒器，加大一次風推動力，控制火焰形狀，保證無煙煤快速燃燼。

    4.做好煤料對口工作，防止因原煤轉換造成產品質量波動。

    5.由于無煙煤易磨性往往差于煙煤，合理控制原煤水分，有利于磨機產量穩定。

    既然無煙煤采取一定的措施能夠與煙煤幾乎一樣燃燒，那么我們在采購原煤時就應遵循以下原則保證使企業獲得最大的經濟效益。

    1.購原煤首先考慮發熱量的大小，花最少的錢獲得最大的發熱量。

    2.其次注意揮發份對窯適應性的影響，保證可以獲得適當的火焰，也就是說工藝是否適合。

    3.考慮硫的影響，然后合理地將這些原煤分配到不同的工廠。

來源：中國建材報

點評：有效利用無煙煤替代部分煙煤進行生產，對降低成本有較大作用。

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