王寶春 朱海林 張祥飛 蔣忠民 孫振紅

中材建設(shè)有限公司（100176）

回轉(zhuǎn)窯用天然氣生產(chǎn)的一些經(jīng)驗

王寶春 朱海林 張祥飛 蔣忠民 孫振紅

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在國內(nèi)的水泥生產(chǎn)中，主要燃料是煤，國外一些天然氣儲量豐富的國家，在水泥生產(chǎn)中多采用天然氣作為主要燃料。

對于選用天然氣做燃料的水泥廠，應(yīng)注意以下一些問題:

1 天然氣管道施工

考慮到天然氣的泄漏問題,天然氣管道的設(shè)計、管道材質(zhì)的選擇、管道施工和施工后的安全檢測十分重要。合理的設(shè)計不僅是預(yù)算問題，最主要的是一旦發(fā)生事故可以及時處理，避免造成更大的損失。天然氣管道和閥門部件的材質(zhì)有嚴(yán)格的技術(shù)要求和安全要求。天然氣管道施工過程中，管道的焊接、管道與部件的連接工作必須嚴(yán)格。管道安裝施工完成后，要進(jìn)行嚴(yán)格的壓力測試檢驗，檢驗通過后管道才能投入使用。

2 水泥廠工藝設(shè)計

2.1 氣體分析儀的應(yīng)用

氣體分析儀可以準(zhǔn)確及時連續(xù)的提供回轉(zhuǎn)窯和預(yù)熱器中的氣體成分，操作人員根據(jù)數(shù)據(jù)及時調(diào)整，確保生產(chǎn)安全穩(wěn)定的運行。現(xiàn)在水泥廠多采用三套氣體分析儀，一套布置在窯尾煙室，一套布置在五級筒出口，另外一套安裝在預(yù)熱器出口。

2.2 回轉(zhuǎn)窯筒體冷卻風(fēng)機

通常5 000 t回轉(zhuǎn)窯設(shè)計的筒體冷卻風(fēng)機只能冷卻到筒體30多米處，實際生產(chǎn)時天然氣回轉(zhuǎn)窯筒體40 m左右溫度會很高，操作上采取的一些措施如調(diào)整系統(tǒng)風(fēng)、調(diào)整燃燒器等都沒有良好效果，可考慮在40 m左右處增加冷卻風(fēng)機數(shù)量，以達(dá)到冷卻筒體效果。

2.3 預(yù)熱器煙帽

現(xiàn)在很多水泥廠設(shè)計預(yù)熱器都有煙帽，國外有的水泥廠取消了煙帽。燒天然氣的回轉(zhuǎn)窯預(yù)熱器煙帽在升溫過程中有重要的作用。

3 一些設(shè)備的選擇

1）天然氣不完全燃燒時，煙氣中的CH4和CO含量會大幅升高，容易產(chǎn)生爆燃甚至爆炸，CH4和 CO的監(jiān)測十分重要,所以氣體分析儀一定要選擇質(zhì)量優(yōu)越，性能好，運行穩(wěn)定的產(chǎn)品。

2）使用天然氣的燃燒器，結(jié)構(gòu)和燒煤的燃燒器有所區(qū)別。一般國外的燃燒器開發(fā)應(yīng)用都比較成熟，采用國外的燃燒器，相關(guān)的配件要配套采購。

3）由于天然氣燃燒后會產(chǎn)生大量的水蒸氣，這些水蒸氣在管道和設(shè)備中容易冷凝，尤其在環(huán)境溫度較低的地區(qū)，因此，建議在工藝收塵器灰斗加設(shè)伴熱帶，可以有效地避免冷凝產(chǎn)生。

4）天然氣的供氣管道配置有過濾器，在設(shè)計和選型時，應(yīng)使用雙路過濾，從而實現(xiàn)不間斷生產(chǎn)的在線更換或清洗過濾器。

4 生產(chǎn)過程中注意問題

1）升溫階段

回轉(zhuǎn)窯升溫的起始階段,可不運行尾排風(fēng)機，直接用預(yù)熱器煙帽開度控制窯內(nèi)通風(fēng)。根據(jù)氣體分析儀顯示的CH4、CO、O2、窯頭負(fù)壓、窯尾溫升情況及窯筒體溫升情況,調(diào)整天然氣用量和煙帽開度。如果升溫階段運行尾排風(fēng)機，控制不合理的話，會出現(xiàn)窯尾溫度升溫雖然正常，窯內(nèi)蓄熱不足。從窯頭觀察天然氣燃燒火焰，偶爾會有部分火焰從主火焰飄離現(xiàn)象。

2）投料階段

分解爐的燃燒器工作的時候要注意，分解爐出口溫度超過650℃的時候再打開氣閥，因為天然氣的燃點是650℃，比煤的燃點要高。

系統(tǒng)拉風(fēng)、生料投料量、天然氣用量配合要合理。投料時，燃燒器的外風(fēng)、內(nèi)風(fēng)、中心風(fēng)一般不做調(diào)整。切記一味拉大風(fēng)機，造成火焰拉長，容易生成后窯皮。窯頭負(fù)壓、窯尾負(fù)壓、CH4、CO、NOx控制在合理的水平。

3）生產(chǎn)階段

當(dāng)窯的喂料量達(dá)到額定產(chǎn)量，窯況穩(wěn)定后要注意控制好窯尾NOx的含量，一般要求在600 ppm左右，CH4和CO含量會很低,三次風(fēng)溫1 000℃左右。如果NOx的含量過高，超1 000 ppm以上，窯已經(jīng)過燒了，要當(dāng)心窯頭有前圈生成，篦冷機避免堆雪人。燒天然氣的回轉(zhuǎn)窯正常的窯況，從窯頭看火，窯內(nèi)的情況要比燒煤燒油的窯清晰的多。

窯況穩(wěn)定后，爭取把窯況調(diào)整到最佳。這時要注意微調(diào)。

入窯入分解爐的粉料閥初始可定為50%，根據(jù)窯內(nèi)情況、分解爐情況、熟料質(zhì)量嘗試調(diào)整，找到一個最佳開度比例。三次風(fēng)閥的開度根據(jù)窯況和分解爐的狀況進(jìn)行調(diào)節(jié),找到合適的開度。一些生產(chǎn)自動控制回路要逐步投入使用，根據(jù)生產(chǎn)情況和實際要求優(yōu)化回路的控制性能。

回轉(zhuǎn)窯使用天然氣做燃料，與用煤、重油做燃料相比較，有很多優(yōu)勢:

①工藝設(shè)計更加簡單:完全使用天然氣做燃料，與用煤為燃料比較，煤磨設(shè)計可以省掉，節(jié)省了基建投資；與用重油為燃料比較，省卻了重油的儲存系統(tǒng)和加熱輸送系統(tǒng)。

②生產(chǎn)成本更經(jīng)濟:用天然氣做燃料，省卻了運輸環(huán)節(jié)，直接采用管道輸送，運輸成本大大降低。

③生產(chǎn)更穩(wěn)定:天然氣的主要成分是CH4，其他雜質(zhì)很少，對生料配料基本沒有影響。

④綠色環(huán)保:首先天然氣的輸送對自然環(huán)鏡的污染沒有原煤原油嚴(yán)重，其次天然氣燃燒后主要生成CO2和水，不會產(chǎn)生硫化物氯化物等有害成分。