何偉光

梅縣梅雁旋窯水泥有限公司（514759）

1 原燃材料基本情況

投產(chǎn)至今原材料均來源自工廠周邊礦山，成分比較穩(wěn)定，一直堅持采用石灰石、砂巖、黏土、高鐵黏土四組分配料，原材料化學(xué)成分見表1。煤炭采用福建龍巖地區(qū)出產(chǎn)的無煙煤，煤炭工業(yè)分析見表2。

表1 原材料化學(xué)成分（%）

表2 無煙煤的工業(yè)分析（%）

2 催化劑的機理和化驗室實驗的情況

煤炭燃燒催化劑是一種新興的技術(shù)，隨著國家節(jié)能減排政策的收緊以及煤炭價格的上漲，近年發(fā)展比較迅速,它的作用機理目前爭論還比較大，主要有兩種觀點:氧傳遞學(xué)說和電子傳遞學(xué)說?，F(xiàn)在市場上該類產(chǎn)品也比較多，形態(tài)和配方不同，基本作用機理應(yīng)該相同。但根據(jù)我們的調(diào)查情況看，在工廠的實際應(yīng)用中,由于所選用的催化劑質(zhì)量有高低，加上各水泥企業(yè)的原燃材料、配料方案、工藝條件和操作水平各不相同，故使用效果差別比較大。

我們選擇由湖南某公司開發(fā)的改進型燃煤催化劑，有以下性質(zhì):

1）是一種淡黃色液體，比重與水比較接近，無明顯氣味，不易揮發(fā)，無腐蝕性，無特別的防火要求；

2）對設(shè)備和耐火材料無不良影響,不但不含K+、Na+、Cl-等有害成分，而且具有將原燃材料中帶入的硫固化到熟料中的作用，減少有害成分硫在燒成系統(tǒng)的循環(huán)，減少系統(tǒng)結(jié)皮，減輕對大氣的污染。

為了檢驗催化劑對熟料煅燒的影響，為催化劑在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用提供決策依據(jù)，我們先在化驗室進行了易燒性試驗。方法是:

1）取生產(chǎn)中的白生料粉450 g（三率值分別為KH1.001、SM2.53、IM1.64）,摻加 50 g 生產(chǎn)中的煤粉,充分拌合。然后一分為二，一份作為空白試樣；另一份滴入2滴催化劑（相當于萬分之二的摻加量），充分拌合，作為試驗試樣。將以上試樣分別壓制成直徑15 mm、厚度4 mm的試餅。

2）將以上試餅分成兩組分別裝入8只瓷鉗鍋，分為4組，每組包含一個空白試樣，一個試驗試樣。分別放入已預(yù)熱到700℃的高溫爐，加熱。達到各組設(shè)定溫度后恒溫30 min，分別測定f-CaO的含量見表3。

表3 高溫煅燒后f-CaO含量（%）

從表3數(shù)據(jù)的對比可以看出:1）摻加催化劑后f-CaO含量在各個溫度段都大副降低，說明催化劑具有促進煤粉燃燒和改善生料易燒性的作用；2）低溫度段比高溫度段效果顯著，說明催化劑具有降低煤粉著火溫度和物料反應(yīng)溫度的作用。

3 生產(chǎn)試用

有了化驗室對比試驗數(shù)據(jù)做基礎(chǔ)，我們堅定了在生產(chǎn)中試用催化劑的信心。從2012年3月19日下午開始使用，將催化劑通過計量泵在煤磨磨頭原煤稱處加入，摻加量為原煤重量的千分之二（約為生料用量的萬分之二）。加入量以煤磨的臺時產(chǎn)量為基準，由化驗室每班抽查一次，保證計量的準確性。使用至22日前3天基本無節(jié)煤效果;通過分析，決定對配料方案和各種操作參數(shù)進行調(diào)整，此后表征實物煤耗呈逐日下降趨勢,至4月19日由實驗前的0.128 0左右下降到0.11左右;因4月20日更換窯頭噴煤管停窯2小時，系統(tǒng)參數(shù)被打亂后重新調(diào)整，此后煤耗又開始呈下降趨勢，至4月底表征實物煤耗約0.107左右，與使用前相比，表征實物煤耗最高下降約15%，平均達到10%以上，節(jié)煤效果明顯，具體數(shù)據(jù)見表4。

表4 催化劑使用前后試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

4月3日 279.47 3 891 2 387 0.117 1 4月4日 281.43 3 830 2 350 0.119 7 4月5日 284.67 3 889 2 386 0.119 3 4月6日 283.12 3 904 2 395 0.118 2 4月7日 279.98 3 922 2 406 0.116 4 4月8日 277.4 3 951 2 424 0.114 4 4月9日 274.15 3 959 2 428 0.112 9 4月10日 275.25 4 014 2 462 0.111 8 4月11日 278.32 4 018 2 465 0.112 9 4月12日 277.22 4 013 2 462 0.112 5 4月13日 276.76 4 036 2 476 0.111 8 4月14日 268.23 3 984 2 444 0.109 8 4月15日 271.28 4 015 2 463 0.110 1 4月16日 272.39 4 034 2 474 0.110 1 4月17日 267.59 4 051.5 2 485 0.107 7 4月18日 268.82 4 030.9 2 472 0.108 7 4月19日 273.7 4 056.6 2 488 0.11 4月20日 246.86 3 371.4 2 068 0.119 4 換窯頭噴煤管4月21日 262.71 3 820.9 2 344 0.112 4月22日 268 3 931.1 2 411 0.111 1 4月23日 273.79 3 944.4 2 419 0.113 2 4月24日 268.78 3 863.1 2 370 0.113 4 4月25日 263.36 3 928.2 2 409 0.109 3 4月26日 262.88 3 950.6 2 423 0.108 5 4月27日 263.02 3 997.5 2 452 0.107 3 4月28日 265.79 4 024.8 2 469 0.107 7 4月29日 253.33 3 877.3 2 378 0.106 5 4月30日 263.61 4 002.1 2 455 0.107 4 5月1日 263.5 3 971.9 2 436 0.108 2

我們分析，效果顯著的原因有三個方面:1）催化劑可以降低煤粉著火溫度，促進燃燒完全，避免了物理不完全燃燒和化學(xué)不完全燃燒。以前窯尾溫度在1 160～1 200℃之間,現(xiàn)在1 060～1 120℃之間,下降了近100℃，說明基本消除了后燃燒現(xiàn)象。2）使用催化劑前由于原燃材料中硫含量較高，容易在預(yù)熱器四級筒中循環(huán)富集形成結(jié)皮，最后導(dǎo)致積料影響穩(wěn)定生產(chǎn)和操作的連續(xù)性；現(xiàn)在由于催化劑的熟料固硫作用，硫的循環(huán)量減少，不容易在四級筒富集，燒成系統(tǒng)通風(fēng)順暢，熟料結(jié)粒細小均勻，產(chǎn)量和二、三次風(fēng)溫都有一定幅度的提高，對煤耗下降有促進作用。3）催化劑試用初期，及時根據(jù)生產(chǎn)線的工藝特點和原材料情況調(diào)整了配料方案，將原方案的高鐵配方改變?yōu)楦咪X配方，熟料KH控制值也由原來的0.905調(diào)整為0.895。配料方案調(diào)整后，中控室窯操明顯感覺到生料易燒性的改善，質(zhì)量好控制，也就敢于大膽減煤，煤耗也就下來了。

由于采用了高鋁配料方案，同時原燃材料帶入的硫比較高；而催化劑帶入的化學(xué)物質(zhì)的固硫機理是與熟料中的氧化鋁和硫形成硫鋁酸鹽礦物，它正好需要高鋁富硫的環(huán)境。硫鋁酸鹽礦物是一種早強礦物，早期強度很高但后期增進不大。我廠近期的熟料:1 d強度約18 MPa，比原來增加約4 MPa；3 d強度平均31.87 MPa，比原來增加約2～3 MPa；28 d強度約56 MPa，基本和原來持平。我們據(jù)此可以判斷是硫鋁酸鹽礦物在起作用。原來熟料中三氧化硫含量為0.6%～0.9%，現(xiàn)在為0.8%～1.1%。

4 經(jīng)濟效益

由于計量設(shè)備有少許誤差，表4中的煤耗數(shù)據(jù)為表征實物煤耗,最終要以盤點數(shù)據(jù)為準。根據(jù)5月1日的盤點數(shù)據(jù)來看，4月份的用煤量比以往正常月份節(jié)約1 000噸左右，節(jié)煤率約為10%，節(jié)約煤炭價值約60萬元；同時消耗催化劑20噸，成本約27.5萬元；兩者相抵節(jié)約成本32.5萬元，約合降低噸熟料成本4.50元。此外，還有產(chǎn)量增加、質(zhì)量提高等方面的間接效益。

5 結(jié)語

1）我公司至今一直堅持原煤中摻加該種催化劑，實物節(jié)煤率比較穩(wěn)定，都能達到10%左右。平均熱耗為730 kcal/kg熟料；使用催化劑后3 d強度提高約3 MPa，28 d強度基本維持不變。

2）我公司在使用該種催化劑的水泥企業(yè)中是效果最為明顯的,這應(yīng)該與我生產(chǎn)線的工藝條件、原燃材料情況和配方、操作的及時跟進等因素密切相關(guān)，以上方法和效果不具有普遍性。

3）從使用情況來看，催化劑能減少預(yù)熱器的結(jié)皮，保持窯皮平整并且厚薄均勻，能延長耐火磚的使用壽命，對維持正常的生產(chǎn)有利；由于其固硫作用，對減少硫化物排放，降低大氣污染有積極意義。