HS—JMC型煤炭改性剂 在水泥煅烧中的应用及注意事项
哈尔滨工业大学清洁能源科学与工程研究所
杭州本兴节能环保科技有限公司
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前 言
HS—JMC型煤炭改性剂打破了传统的助燃技术理论，而采用当代先进的催化、改性等物理、化学复合技术。其主要由改性剂、催化剂、氧化剂、助燃剂、消烟剂、固硫剂等成份组成，是一种粉粒状物质，将它按煤炭实际重量的0.2%～0.3%比例加入到煤炭当中，能提高煤炭的燃烧温度、燃烧速度，实现催化、改性燃烧，改善煤的燃烧效果，提高煤炭的利用率。
水泥熟料的煅烧是通过煤的燃烧来实现的，煤的燃烧状况（发热量大小，加入量多少）直接影响到水泥熟料的煅烧效果。在水泥煅烧中，煤在“改性剂”的作用下，加速强氧化物、催化剂经气化后释放氧和催化剂元素，与生料中释放出来的混合气体产生化学反应，进行离子交换，促使煤炭进行催化、改性燃烧，使生料球内燃和外燃同时进行。燃烧强度的提高和升温速度的加快，给水泥煅烧提供了足够的热能，同时也提高了水泥煅烧热动力，加速热传递，促进质点、固相、气相、液相反应，提高了物质扩散速度和相间反应速度。
实践证明，在水泥熟料煅烧中加入HS—JMC型煤炭改性剂，可节煤10%左右，也可提高熟料产量10%左右，也可提高熟料3天、28天强度；而且还能实现急烧快冷，提高熟料质量，改善机立窑的操作；同时具有消烟除尘、固硫，改善大气污染的环保效果。HS-JMC型煤炭改性剂在立窑水泥熟料煅烧过程中发挥了重要作用，取得了很好经济效益和环保效果，是立窑水泥厂近几年在节能降耗、环保方面效果最佳的高新技术产品。受到了应用该产品的水泥厂的一致推崇。为了更好地发挥该产品的作用，进一步加快推广HS—JMC型煤炭改性剂在水泥熟料煅烧中的应用，少走弯路，特编写了应用方案及一些注意事项，以供参考。由于时间仓促，不妥之处请指正。
2005年11月
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一、前期准备：
1、了解生料配料方案，如：石灰石+铁+矿化剂+煤+粘土，其中有用页岩、煤矸石、叶蜡石或各种尾矿等代替粘土的，了解生料和熟料全分析数据，三率值：石灰饱和系数KH、硅酸率n、铝氧率P。
2、了解生料配热及煤的配比，煤炭成份分析（发热量、挥发分、灰分等）燃煤是否是两种或以上搭配使用，当地煤炭价格，了解配热控制方法，如烧失量法，氧弹仪或热量仪测定方法等，用以确定节煤率的计算。
3、生料磨日产量，每天入窑生料量、熟料台时产量、熟料3天强度，游离钙（fCaO）指标，熟料价格，水泥价格及利润。了解熟料台时产量的计算方法，如：计算加水量折算熟料台时产量，还是有专门的计量仪器仪表，以便计算熟料台时产量的提高率。
4、加剂前应上窑了解不加剂料的煅烧情况，窑温，上火速度，龇火现象是否多，偏火、挂边是否时常出现，严不严重等，以便与加剂后对比。
二、注意事项：
1、对于多窑水泥厂来说，实验期间最好选用单窑对应单磨单生料配料系统，若一配料系统带双生料磨、双窑，应双窑同时做，最好不一窑做一窑不做。
2、在没加改性剂前正常生产时，生料磨产量相对入窑生料来说应有15%富余量，以确保满足加剂后熟料台时产量的提高需求，若没有富余量，可考虑不做实验。
3、成球系统产量应有15%富余量，以确保满足加剂后熟料台时产量的提高需求，若没有富余量，可考虑不做实验。同时，成球产量增加时应确保成球质量不下降，否则可能严重影响窑上煅烧、熟料质量及改性剂的使用效果。有的窑是扩径窑，2.2扩成2.5或2.5扩成3.0，但只是窑径扩了，而配套设施没变，就可能存在生料磨产量、成球系统产量跟不上煅烧速度，风机风量、风压不够的现象。
4、加剂后出磨生料也应进行多库搭配等均化措施后再入窑，确保同正常生产时一样才能充分体现出加剂效果。
5、加剂减煤后应尽量保持生料三率值不降低以免影响熟料强度。
6、生料加剂开始并入窑后，应随时检查加剂量的准确性，确保加剂量不应减少；随时上窑，多与窑工接触交流，了解窑温、上火速度的变化情况；窑面煅烧情况是否有所改善等，了解熟料产量与不加剂时相比较的变化情况，从熟料外观判断加剂前后熟料
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变化情况，每天了解游离钙变化情况。
7、不同品种燃煤对煅烧的影响---立窑高温带厚度取决于煤的燃烧速度，而煤的燃烧速度与煤的挥发分高低、煤灰熔点及熟料高温熔体粘度高低等性能有关。不同煤种挥发分、固定碳含量及发热量有很大差别，其燃烧速度相差亦很大。当煤品种发生改变时，不能只考虑发热量，灰分可能对熟料质量的影响更大，应引起足够的重视。
山西阳泉煤，其挥发分一般在9%～13%，固定碳60%～65%，发热量25080 kJ/kg以上。但由于该煤燃烧速度过快，用其煅烧时往往造成立窑底火薄，生产不稳定，产量较低，质量不稳定。机立窑使用这类煤生产，除配料上适当降低饱和系数、增加熔剂物以提高熟料高温熔体粘度、使底火层变厚外，还应考虑到这类煤挥发分较高，热损失较大，故熟料烧成热耗应取高些。
福建漳平的含石墨性质煤，其挥发分一般在5%以下，固定碳65%～75%，发热量28500 kJ/kg。由于该煤燃点高，燃烧速度极慢，用它烧制水泥往往造成上火速度慢，底火拉深，有时甚至出现卸红料现象，产量不高且熟料质量不理想。对福建漳平地区而言，当地煤较山西阳泉煤具有煤运距短，各项费用较低的优势。为降低生产成本，笔者在机立窑上使用这类煤进行一段探索后，认为常规的配煤量，除采用高饱和比高铁的配料方案，以提高料球的上火速度外，还必须尽可能采用浅暗火全风操作，减少化学不完全燃烧的热损失，避免通风不良产生还原气体。
福建龙岩的煤，一般挥发分在4%～8%，固定碳63%～68%，发热量约在21000 kJ/kg～24000kJ/kg，用其烧制水泥熟料，在配料配煤上要求不高，适应范围广，常规的配料配煤、操作习惯能满足工艺要求，用它所生产的料球上火速度适中，底火层约70 cm～100 cm，且非常稳定，在输送条件允许下，一般可全风操作，所以立窑产量高，熟料质量好。另外，由于煤种类不同，煤灰熔点也不同，它对立窑煅烧关系亦十分密切，煤灰中Fe2O3、MgO、CaO含量越高,煤灰熔点越低，生料出现液相温度越低，熟料烧结温度越宽。经实践总结，比较理想的立窑用煤应为：挥发分为5%～10%；发热量20000 kJ/kg～25000 kJ/kg;具有低的煤灰熔点和粘度,且煤灰Fe2O3含量应大于10%,SO3含量应大于2%。
三、确定加剂方法（实验期间）：
1、有加剂设备：根据生料磨台时产量和配煤比计算出每分钟用煤量X吨，按煤重的0.2%加剂，即加剂量为0.2%X吨（每分钟），调整加剂装置，使每分钟出剂量为0.2%X
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吨，若生料配料用煤矸石代粘土，加剂比例应为0.25%，加剂量每分钟即应为0.25%X吨。加剂装置应安装在配料系统皮带上方，出剂口尽可能接近皮带，以免使改性剂散落在皮带外侧。
2、人工加剂：
加剂量计算方法同1，取一容器，使计算出半分钟的加剂量装满此容器，在生料皮带上半分钟撒一次，尽可能连续撒匀，并应做到总量控制，例如，若15分钟应加2公斤，最好进行分袋包装，2公斤一袋，在15分钟内2公斤应全部加完。
四、减煤方法：
在原配煤基础上先减5%，然后根据窑上窑温情况逐步减煤，如先减3%，然后再减2%等，直至达到最佳值，每减一次最好运行2天。加剂料最好在窑上煅烧操作正常、窑情稳定时入窑。对于使用改性剂来说，燃煤挥发分在5%～10%为最佳。
五、煅烧操作要求及如何判断减多少煤（配热）适当：
1、实验期间最好聘任一富有经验的窑工。凭其经验可判断窑温是否适当及上火速度的快慢。目前国内机立窑配热一般在900～1000kcal/kg熟料，先进的在800 kcal/kg熟料左右，高的超过1000kcal/kg熟料。
2、首先要保证煅烧操作正确、稳定、连续，才能准确判定配热是否适当。 （1）、确保一定厚度的湿料层，一般控制在50～70cm较合适。湿料层过薄时升温速度快，料球收缩应力大，开裂、炸球的几率加大，在明火或浅暗火操作时，露火苗的部位常常可以看到干燥开裂的现象，同时有爆破声。湿料层过厚，总的通风阻力加大易造成窑面通风不均。
（2）、合适的烧成带（底火）即合适的底火温度、厚度、位置
底火平均温度为1000～1450～1300℃。底火厚度一般控制在0.5～0.7M。合适的底火位置应是：底火的底波动在扩大角与立窑直筒部分相交界处，若扩大口的高度为1.6M，底火的底应在1.6M上下，如图所示。
正确地判断底火：煅烧操作的正确，主要集中在正确稳定好底火。而要稳定好
底火，首先要会正确判断底火。只有对底火判断正确，才能根据情况采取合适的措施，稳定好底火。目前仪表化程度和操作者素质都不够高，加上资金限制等因素，目前判断底火的办法多数还是操作者直接观察，同时还要结合操作者的实践经验。现将主要的判断方法介绍如下：
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