水泥工業中指導特定窯爐配煤用煤的方法技術

本發明專利技術公開了一種水泥工業中指導特定窯爐配煤用煤的方法，該方法包括以下步驟：配制多批次的用煤，在爐外檢測各批次用煤的兩個特征參數有效燃燒時間和放熱烈度；各批次用煤進爐燃燒生產后，計算各批次用煤相對于單位水泥熟料的標煤耗；利用數據分析程序對各批次用煤的標煤耗和兩個特征參數進行分析，建立針對特定水泥生產線及特定窯爐中用煤的不同標煤耗與兩個特征參數的關系，最終可以在爐外通過對兩個特征參數的調整而對用煤的標煤耗做出選擇和控制。本發明專利技術提出了燃燒烈度、有效燃燒時間作為評價煤炭燃燒特性的特征參數，可以通過測定該參數發現明確的各類水泥工業窯適用的煤炭特性指標范圍，為生產中煤炭搭配使用提供了控制要求。

【技術實現步驟摘要】
水泥工業中指導特定窯爐配煤用煤的方法
本專利技術屬于水泥工業領域，具體涉及水泥工業中指導特定窯爐配煤用煤的方法。
技術介紹
在新型水泥生產過程中，分解爐中的煤粉燃燒放熱，碳酸鹽吸熱分解，煤粉的燃燒狀況影響著分解爐的發熱能力和水泥窯的熟料產量。當今能源日益緊張，煤炭資源日益稀缺，高品位的煤炭已接近枯竭，低品位煤的應用在水泥行業中也愈加廣泛，煤種頻繁更換及不同煤種的搭配，給生產操作帶來了許多問題，如分解爐內結皮堵塞、煤耗高、熟料產量低等。這些問題的解決首先依賴于對煤炭燃燒特性的認識和評價，亟待建立一種評價方法，利用該評價方法針對不同水泥生產線找到其適合的煤種。水泥工業中煤的燃燒行為比較復雜，傳統的工業分析已不能適用。國內有不少高校及科研機構對煤炭燃燒特性進行了研究，其多種評價指標和評價體系均不能直觀地描述煤炭燃燒的優劣，且不能針對水泥生產線的差異給出針對性的適用煤種。煤炭占水泥生產成本50～60％，選擇適用于某條水泥生產線的煤種，能為水泥工業適用不同煤種提供理論指導，提高煤炭利用率，降低生產成本，減少CO2排放，穩定生產線，提高產品質量。煤炭最大的用戶是火電，因此煤炭燃燒特性指標(可燃性、燃燒溫度、燃燒分散度、燃盡時間、綜合燃燒特性指標)基本圍繞鍋爐流化床等需求展開，并不適應水泥工業窯的需求；在煤炭的采購和使用方面各水泥企業一直沒有明確的煤炭特性指標作為依據。各水泥工業研究機構提出了綜合性的燃燒特性指標S值，物理意義不明確，與水泥工業窯中的實際煤炭燃燒行為沒有關聯；沒有滿足企業對水泥工業窯適用煤炭類型和特性進行定義的需求，更遑論量化煤炭特性指標指導煤炭的采購和煤炭應用。
技術實現思路
為解決現有煤炭評價方法無法正確直觀地描述煤炭燃燒特性，以及無法為水泥工業生產適用不同煤種提供理論指導的困境，本專利技術的目的是利用煤炭兩個燃燒特征參數：有效燃燒時間、放熱烈度(在本專利中也稱燃燒烈度)，建立一種指導特定窯爐配煤用煤的方法，為水泥工業用煤提供理論指導。本專利技術的目的通過下述技術方案實現：水泥工業中指導特定窯爐配煤用煤的方法，包括以下步驟：(1)針對特定的水泥生產線及特定的窯爐，配制多批次的用煤；(2)在爐外，檢測各批次用煤的兩個特征參數，即有效燃燒時間(Ts)和放熱烈度(I)；(3)各批次用煤進爐燃燒生產后，計算各批次用煤相對于單位水泥熟料的標煤耗；(4)利用數據分析程序對各批次用煤的標煤耗和兩個特征參數進行分析，建立針對特定水泥生產線及特定窯爐中用煤的不同標煤耗與兩個特征參數的關系，最終可以在爐外通過對兩個特征參數的調整而對用煤的標煤耗做出選擇和控制。步驟(1)所述的多批次優選20個批次以上。水泥生產線是生產水泥的一系列設備組成的水泥設備生產線。主要由破碎及預均化、生料制備均化、預熱分解、水泥熟料的燒成、水泥粉磨包裝等過程構成。本專利技術方法應用于新型干法窯系統，規格為(5000t/d)，包括設施：三擋回轉窯規格基本為Φ4.8x72m～Φ4.8x74m，分解爐規格為Φ7.5×30m至Φ7.6×32m(包括鵝頸管爐容大約2100m3左右)，單列或雙列預熱器。步驟(2)中，所述的有效燃燒時間(Ts)是指煤粉從穩燃溫度開始計時到可燃組分失重98％時的時間，Ts＝Tend-Tonset.；Tend：從樣品被加熱開始計時至樣品相對失重達到98％(即樣品可失去的重量的98％)所對應的時間記錄；Tonset是穩燃溫度，是指煤粉開始穩定燃燒的溫度，即以觀測到樣品連續失重開始計算樣品重量，至樣品失重10％而且接近最大失重速率時的溫度表示穩燃溫度，可以通過爐膛溫度的測量取得。所述的放熱烈度(I)是指煤粉放熱過程中瞬間放熱的強烈程度，由樣品在標準實驗條件下最大放熱值與明顯放熱時間的1/2計算；I＝H/W0.5；H：儀器測定的差熱曲線的最高值，DSC峰高(mW/mg)；W0.5：差熱曲線放熱峰的1/2位置的起止時間，DSC半峰寬(min)。步驟(2)中，所述檢測各批次用煤的兩個特征參數，包括以下步驟：取煤粉，研磨至細度小于125um，45℃烘干4h以上，將水份控制在1～2.5％之間；稱取10～15mg的樣品，利用耐馳同步熱分析儀檢測，反應氣氛阻燃氣為30ml/min的空氣，吹掃氣為10ml/min的氮氣，采用10K/min的升溫速率，由室溫升至1000℃；按照耐馳同步熱分析儀測試步驟進行熱重檢測，并利用耐馳同步分析軟件進行數據分析和計算，得到所述的兩個特征參數；步驟(4)所述的數據分析程序優選Python或Minitab。現代水泥窯的生產過程是：煤粉從前端(俗稱窯頭)在熱風伴隨下噴入水平旋轉的筒體(俗稱水泥窯)、像水柱一樣到達一定溫度區域后燃燒，形成長長的火焰。配好的水泥熟料原料(粉末狀)從后端(俗稱窯尾)喂入，配合筒體不斷地轉動逐漸向前；與火焰表面接近(但是不接觸、保證煤粉的燃燒)，得到足夠的熱量及充分的時間以完成化合反應，最后從窯頭處落入冷卻機冷卻成為水泥熟料。本專利技術選擇有效燃燒時間作為評價煤炭燃燒特性參數的原因是：從窯尾進入的生產原料需要完成兩步驟反應，一是在溫度1000℃至1300℃之間生成硅酸二鈣以及其他中間體，另一段是在溫度1350℃至1500℃之間完成硅酸三鈣的反應。煤粉有效燃燒才能向原料傳遞化學反應所需的熱量。有效燃燒時間過短則不利于化學反應的完成、質量受到影響進而影響操作的穩定，過長則部分燃燒到筒體的尾端，不僅浪費能源而且導致設備故障。選擇燃燒烈度的原因是：不同來源的煤粉燃燒后放熱能力有很大差異，適宜的放熱能力可以保證煤粉燃燒形成的火焰很快達到適宜的溫度，因為化學反應速率與溫度正相關，該能力適宜則可以保證甚至加快硅酸三鈣的形成，對增大產量和降低能耗均有正面影響；較低的放熱強度會導致火焰最高溫度段難以達到最適宜完成原料化學反應的溫度，但是放熱能力過大可招致火焰溫度過高不僅浪費能源也有可能損壞生產設施。本專利技術相對于現有技術具有如下的優點及效果：本專利技術提出了燃燒烈度、有效燃燒時間作為評價煤炭燃燒特性的特征參數；其一是很好地解釋了水泥工業窯中對于黑火頭過長、窯尾煙室溫度過高、長厚窯皮、未燃盡煤灰落入產品中造成還原氣氛等異常情況中煤炭燃燒因素的作用；其二是發現相同的煤炭產地的燃燒特性值基本相近，為采購煤炭提供了明確的指示指標；其三是可以通過測定該參數發現明確的各類水泥工業窯的適用的煤炭特性指標范圍，為生產中煤炭搭配使用提供了控制要求。附圖說明圖1是特定窯爐中各批次用煤的標煤耗與兩個特征參數的關系圖。具體實施方式下面結合實施例及附圖對本專利技術作進一步詳細的描述，但本專利技術的實施方式不限于此。實施例水泥工業中指導特定窯爐配煤用煤的方法，包括以下步驟：(1)華潤水泥(上思)公司位于廣西壯族自治區防城港市上思縣思陽鎮，擁有兩條日產(5000t/d)的熟料生產線，針對該公司的生產線及其窯爐，配制多批次的用煤；(2)在爐外，檢測各批次用煤的兩個特征參數，有效燃燒時間(Ts)，和放熱烈度(I)；結果見表1；(3)各批次用煤進爐燃燒生產后，計算各批次用煤相對于單位水泥熟料的標煤耗；結果見表1；以表1中第1批次用煤為例計算其標煤耗：標煤耗(kg煤/t熟料)＝每批次入窯煤總量(噸)×(該批煤的熱值(Kcal/kg)/7000Kcal)/該批次煤生產熟料本文檔來自技高網...

【技術保護點】
水泥工業中指導特定窯爐配煤用煤的方法，其特征在于包括以下步驟：(1)針對特定的水泥生產線及特定的窯爐，配制多批次的用煤；(2)在爐外，檢測各批次用煤的兩個特征參數，即有效燃燒時間和放熱烈度；(3)各批次用煤進爐燃燒生產后，計算各批次用煤相對于單位水泥熟料的標煤耗；(4)利用數據分析程序對各批次用煤的標煤耗和兩個特征參數進行分析，建立針對特定水泥生產線及特定窯爐中用煤的不同標煤耗與兩個特征參數的關系，最終可以在爐外通過對兩個特征參數的調整而對用煤的標煤耗做出選擇和控制。

【技術特征摘要】
1.水泥工業中指導特定窯爐配煤用煤的方法，其特征在于包括以下步驟：(1)針對特定的水泥生產線及特定的窯爐，配制多批次的用煤；(2)在爐外，檢測各批次用煤的兩個特征參數，即有效燃燒時間和放熱烈度；(3)各批次用煤進爐燃燒生產后，計算各批次用煤相對于單位水泥熟料的標煤耗；(4)利用數據分析程序對各批次用煤的標煤耗和兩個特征參數進行分析，建立針對特定水泥生產線及特定窯爐中用煤的不同標煤耗與兩個特征參數的關系，最終可以在爐外通過對兩個特征參數的調整而對用煤的標煤耗做出選擇和控制。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟(1)所述的水泥生產線是新型干法窯系統。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟...

【專利技術屬性】
技術研發人員：任兵建，林永權，岳琴，張琴琴，
申請(專利權)人：華潤水泥技術研發有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44