??? 深圳市鑫九節(jié)能環(huán)保科技有限公司依托中國煤炭科學(xué)研究院、湖南大學(xué)及復(fù)旦大學(xué)等科研院所，研究開發(fā)的新型節(jié)能環(huán)保專利產(chǎn)品——“鑫九”牌環(huán)保型新型干法水泥專用催化劑，可提高燃煤的熱效率；消除窯內(nèi)還原氣氛，消除長厚副窯皮，消除煙室及系統(tǒng)等部位的結(jié)皮。
??? “鑫九”牌環(huán)保型新型旋窯專用催化劑是一種清潔生產(chǎn)及改變煤粉燃燒方式的創(chuàng)新型核心技術(shù)專利產(chǎn)品，是由改性、催化、離子交換、能量激活、表面活性、助燃、消煙和固氮等十幾種高新原料配伍復(fù)合而成。它改變了傳統(tǒng)的煤粉燃燒方式，通過低溫點(diǎn)火、利用能量激活在高溫環(huán)境下增氧、對灰分進(jìn)行催化等加速碳粒在高溫帶的充分燃燒，從而增加了火焰的密度和溫度，提高了煤粉的熱效率，消除了未燃燼碳粒對窯、爐生產(chǎn)的危害，減少或消除了窯內(nèi)還原氣氛、長厚副窯皮及系統(tǒng)結(jié)皮，降低了實(shí)物煤耗、系統(tǒng)電耗，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。
??? 一、產(chǎn)品表現(xiàn)
??? 產(chǎn)品表現(xiàn)一
??? 現(xiàn)象：水泥窯頭火焰長度一般在20m左右，燃燒器外軸（直）流風(fēng)速一般在180m/s ~ 320m/s，此風(fēng)速相對于煤粉在火焰長度內(nèi)的停留時間僅有1/20s ~ 1/10s，若措施不得當(dāng)將有部分未燃燼的的煤粉碳粒吹到窯尾，造成窯尾溫度偏高；窯尾分解爐內(nèi)為輝焰燃燒，CaCO3的分解形成高濃度的CO2給碳粒的充分燃燒造成困難，分解爐內(nèi)部分未燃燼的碳粒會被物料裹攜到C5筒、下料管、甚至窯尾中繼續(xù)燃燒。這些情況均會造成煤粉的不充分燃燒，增大煤耗，同時增加系統(tǒng)、煙室結(jié)皮和窯尾副窯皮，增高CO含量，還原氣氛加重。
??? 解決方案：
??? 1、?低溫點(diǎn)火，快速升溫：當(dāng)煤粉噴入窯頭或分解爐內(nèi)時，其溫度較低，通常可見黑火頭，升溫越慢黑火頭越長。此時碳粒的燃燒速率取決于化學(xué)動力控制，燃燒速率與溫度之間成指數(shù)遞增關(guān)系，提高環(huán)境溫度將提高燃燒速率。因此，及早點(diǎn)火使煤粉周圍快速升溫，可極大地提高煤粉的化學(xué)反應(yīng)速率、增大揮發(fā)分氣化率，加速煤粉的迅速燃燒，為煤粉的燃燼創(chuàng)造充分必要的條件。
??? 2、?高溫增氧，增加火焰強(qiáng)度：煤粉在窯或爐內(nèi)屬速燃形態(tài)，若不能快速燃燼便會在窯尾形成有害的CO，不僅熱量損失，還造成窯、爐內(nèi)的還原氣氛危害生產(chǎn)，尤其在火焰的中后部又多為貧氧區(qū)，在高速風(fēng)的作用下大量焦粒夾帶其中，此時碳粒的燃燒速率取決于氧的擴(kuò)散控制，若在此高溫環(huán)境下增加氧的供應(yīng)可有效加速C的氧化反應(yīng)，使火焰強(qiáng)度提高，加速碳粒燃燼。氧化氣氛同時，可以抑制硫酸鹽的分解，減少SO2、SO3的循環(huán)富集。
??? 產(chǎn)品表現(xiàn)二
??? SiO2、Al2O3的催化：煤灰分中通常SiO2占60%、Al2O3占30%左右。且SiO2、Al2O3與C是相互包裹。SiO2和Al2O3的熔點(diǎn)溫度均較高，影響了C的逸出及氧化反應(yīng)，催化、激活SiO2、Al2O3使之活性加大，可使相互包裹的C更方便的逸出，從而加速了C的氧化反應(yīng)，加快了煤粉燃燒，灰分中活性加大且潔凈的SiO2、Al2O3可充分地與CaO、Fe2O3結(jié)合，減少了因含C而帶來的還原現(xiàn)象，熟料質(zhì)量得以提高。
??? 產(chǎn)品表現(xiàn)三
??? 消除窯內(nèi)長厚副窯皮及煙室、系統(tǒng)等部位的結(jié)皮：形成結(jié)皮的機(jī)理除K、Na、 CL-、S- 的影響外，還與物料在還原氣氛下熔點(diǎn)降低有關(guān)，但通常是與高溫物料在溫度變化過程中的冷凝點(diǎn)有關(guān)。相同的物料若破壞它在特定部位的冷凝點(diǎn)，就會改善或消除其在原有位置的粘結(jié)。產(chǎn)品中添加了相應(yīng)的稀土微量元素，結(jié)合煤粉的充分燃燒、消除還原氣氛，改善或消除了窯內(nèi)長厚副窯皮及煙室、系統(tǒng)等部位的結(jié)皮現(xiàn)象。副窯皮的減少相應(yīng)地降低了窯主電流及電流峰谷，窯運(yùn)行更加平穩(wěn)，同時降低了預(yù)熱器系統(tǒng)壓力，減輕了引風(fēng)機(jī)負(fù)荷。長厚副窯皮的消除及系統(tǒng)壓力的降低為提產(chǎn)創(chuàng)造了空間。
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??? 使用前窯筒體掃描圖
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??? 使用后窯筒體掃描圖
??? “鑫九牌”旋窯催化劑與燃煤一同入窯，按煤磨臺時產(chǎn)量的0.25%-0.3%摻入，由小型調(diào)速皮帶機(jī)加入原煤中入磨與煤粉均化。
??? 該產(chǎn)品對以下三種用煤情況收益較為明顯：
??? 1. 全無煙煤；
??? 2. 煙煤和無煙煤混燒；
??? 3. 劣質(zhì)煙煤。
??? ● 產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算一
??? 對燃煤采用全無煙煤或劣質(zhì)煙煤的企業(yè)。通過直接降低實(shí)物用煤量的方法計(jì)算。
??? 減少用煤量×原煤采購價格=收益
??? 此外，全無煙煤企業(yè)可以通過調(diào)整優(yōu)質(zhì)無煙煤和劣質(zhì)無煙煤比例來降低采購成本，從而獲得更大收益。
用煤量明顯減少
??? ● 產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算二
??? 對煙煤、無煙煤混燒的企業(yè)。因煙煤多為外購，成本較高。當(dāng)?shù)責(zé)o煙煤價格相對較低，可以通過大幅降低價高的煙煤用量，提高價低無煙煤的用量的方法計(jì)算收益。多數(shù)企業(yè)外購煙煤通常在600元/噸，當(dāng)?shù)責(zé)o煙煤在450元/噸，若將比例從7：3調(diào)整為3：7則成本變化如下：
??? 燃煤消耗：
??? 70%x600+30%x450=555元/噸 30%x600+70%x450=495元/噸
??? 消耗減少：555-495=60元/噸
??? 催化劑投入成本30元/噸
??? 凈收益30元/噸
??? 煙煤無煙煤差價越高，收益越高。
??? ● 產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算三
??? 窯系統(tǒng)的改善可相應(yīng)提高臺產(chǎn)。各窯因原有窯況不同提高產(chǎn)量不盡相同，一般在5%左右，對有長厚窯皮的窯在消除后窯主機(jī)電流會相應(yīng)下降。
??? 提產(chǎn)及窯主電流下降均降低了單位電耗，此部分節(jié)電也是一部份收益。
??? 三、產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算案例
??? 福建龍麟集團(tuán)是全國水泥重點(diǎn)支持60家之一，原為采用全無煙煤做燃料，當(dāng)時采購價格為優(yōu)質(zhì)無煙煤600元/噸，劣質(zhì)無煙煤400元/噸，原燃料配比為3：1。
??? 使用我公司旋窯催化劑后，燃料配調(diào)整比為1：3，其每消耗一噸燃煤成本前后相差100元/噸，除去催化劑成本30元/噸，凈收益為70元/噸。
??? 燃煤消耗成本：
??? 使用前：70%x600+30%x400=550元/噸
??? 使用后：30%x600+70%x400=450元/噸
??? 減少100元/噸
??? 使用后產(chǎn)量提高近5%，窯主機(jī)電流有所下降，噸熟料電耗明顯下降。在此不詳細(xì)計(jì)算其收益。
??? 四、對企業(yè)的建議
??? 目前大多數(shù)水泥新型干法生產(chǎn)線為了追求優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、易操控，基本上選擇優(yōu)質(zhì)煙煤做為燃料，且多為購置山西、內(nèi)蒙，而一些地方本地區(qū)就
??? 有較豐富、質(zhì)量略差的煙煤或無煙煤。隨著能源的緊張、煤炭價格會不斷高漲。為了應(yīng)對水泥市場愈來愈大的競爭，在內(nèi)部挖潛逐步困難的情況下，降低用煤成本不失為一種選擇。
??? 下面從兩個方面探討一下如何降低用煤成本。
??? 1、要正確認(rèn)識煤的特性
??? （1）優(yōu)質(zhì)煙煤：揮發(fā)分高、固定碳高，灰分水分相對較少。此種煤著火溫度底，燃燒穩(wěn)定性高。煤粉燃燒速率高、燃燒充分，窯內(nèi)無因煤粉不充分燃燒帶來的長厚窯皮等，系統(tǒng)穩(wěn)定，產(chǎn)、質(zhì)量均較好。不足是價格較高，需降低成本。
??? （2）劣質(zhì)煙煤：揮發(fā)分適中，灰分較大，此種煤著火點(diǎn)略高，燃燒相對穩(wěn)定；煤粉燃燒速率低、燃燒不完全。窯內(nèi)有因煤粉燃燒不完全造成的結(jié)圈、長厚窯皮、結(jié)蛋、結(jié)球等影響產(chǎn)質(zhì)量的現(xiàn)象。系統(tǒng)相對穩(wěn)定，產(chǎn)、質(zhì)量一般。優(yōu)點(diǎn)是本地煤價格適中。需加強(qiáng)煤粉充分燃燒和改進(jìn)。
??? （3）無煙煤：揮發(fā)分底，灰分適中。固定碳含量高，水分低。此種煤著火溫度高，燃燒不穩(wěn)定；煤粉燃燒速率低燃燒不完全；后燃現(xiàn)象嚴(yán)重。
??? 窯內(nèi)有因煤粉燃燒不完全造成的結(jié)圈，長厚窯皮，結(jié)蛋、結(jié)球等影響產(chǎn)質(zhì)量的現(xiàn)象（比劣質(zhì)煙煤生產(chǎn)情況要嚴(yán)重）。系統(tǒng)壓力偏高，C5物料溫度偏高，系統(tǒng)時常不穩(wěn)。產(chǎn)、質(zhì)量不高。優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)?shù)孛旱V價格較低。若能保證點(diǎn)火使其充分燃燒，熱效率反而要高于同熱值煙煤。
??? 2、充分利用煙煤和無煙煤特性，發(fā)揮各自優(yōu)勢降低購煤成本。
??? 方案一：優(yōu)質(zhì)煙煤+劣質(zhì)煙煤? 利用優(yōu)質(zhì)煙煤著火溫度低、燃燒穩(wěn)定的特點(diǎn)，加入性能略差但價格低的劣質(zhì)煙煤。以優(yōu)質(zhì)煤帶動劣質(zhì)煤的充分燃燒，清除因?yàn)榱淤|(zhì)煤燃燒不充分給窯及系統(tǒng)帶來的負(fù)面影響。實(shí)現(xiàn)降低購煤成本的目的。
??? 方案二：優(yōu)質(zhì)煙煤+無煙煤? 利用優(yōu)質(zhì)煙煤著火溫度低、燃燒穩(wěn)定的特點(diǎn)，加入燃點(diǎn)高、易后燃但價格相對較低的無煙煤。發(fā)揮優(yōu)質(zhì)煙煤著火、升溫快的優(yōu)點(diǎn)，帶動無煙煤的快速燃燒，形成高效率火焰，消除窯及系統(tǒng)內(nèi)后燃造成的危害。可最大程度地降低購煤成本。
??? 方案三：若有優(yōu)質(zhì)無煙煤的地區(qū)建議采用全無煙煤煅燒，以進(jìn)一步降低成本。
在當(dāng)?shù)赜袩o煙煤的情況下，方案二的綜合經(jīng)濟(jì)效益要高于方案一，方案三為最優(yōu)。
??? 作者：趙楠
??? 來源：深圳市鑫九節(jié)能環(huán)保科技有限公司