催化強燃技術在立窯煅燒高標號水泥熟料中的應用

隨著水泥產業(yè)結構的調整，立窯水泥面臨的形勢越來越嚴峻，雖然用立窯煅燒水泥熟料，具有投資少、能耗低、原材料品質要求較寬等優(yōu)點，但也存在著污染大、水泥質量不穩(wěn)定、難以生產高標號水泥等缺點，因此，旋窯水泥將逐步擴大市場份額，一部分立窯水泥企業(yè)將遭淘汰，已是必然趨勢。立窯水泥企業(yè)要想生存下去，只有走技術創(chuàng)新的路，通過引入高新技術，改變傳統(tǒng)的、粗放的生產工藝，充分揚長避短，降低污染、降低能耗、提高產品質量。本文介紹的催化強燃技術就是可以達到上述目標的有效手段之一，下面就此作一個簡要介紹，供有興趣的企業(yè)參考。

二、快速煅燒：

眾所周知，燃煤燃燒是水泥熟料形成的必要條件之一，但是對它的認識也僅此而已，在相當時期內，水泥生產技術的改進多著重在設備、配料、成球、通風等方面，而對燃燒過程這一方面研究較少。近期，國內外科技人員對此關注逐漸增加，并從大量科學實驗中發(fā)現(xiàn)：只需提高煅燒的升溫速度(而不是煅燒溫度)，就可以顯著影響水泥熟料的燒成；通過急劇增溫，可以使生料的預熱、分解、固相反應和固液體反應，部分或基本重疊，降低反應活化能，節(jié)能降耗，提高水泥熟料質量，從而提出了快速煅燒的新理念。然而，這一新理念如何應用于實踐，目前多從研制新的煅燒方式與燃燒設備入手，對于在現(xiàn)有立窯生產設備與工藝中如何應用，尚未見相關報道。

催化強燃技術就是可以在現(xiàn)有生產設備與工藝上實現(xiàn)快速煅燒的科研成果。

三、技術簡介：

催化強燃技術是將特制的催化強燃劑(簡稱"快煤粉")摻入燃煤中，再與其他水泥原料配制成黑生料，然后入窯煅燒成水泥熟料的技術，因此應用此項技術不需對現(xiàn)有設備、工藝進行改造，不需增加投資，簡便易行。

此項技術已在安徽、江蘇、河北、河南、廣西等省二十余家水泥廠試用，經(jīng)過了連續(xù)生產應用驗證，取得了如下綜合效果：

1、提高立窯產量10-20%，個別廠增幅達30%以上（詳見本文"實例"）。

2、節(jié)煤 15-20%：缺煤地區(qū)可以停用外運優(yōu)質煤，全部利用當?shù)?6000KJ/kg左右低熱值煤、或揮發(fā)分小于4%的難燃煤、或含硫3%左右的高硫煤，熟料產量、質量不降反升。

3、部分或全部取消螢石復合礦化劑，減少環(huán)境污染。

4、提高水泥熟料質量，可在原有強度指標基礎上提高3-8Mpa，在其他生產條件配套情況下，可以穩(wěn)定生產525#水泥。

四、作用特點：

催化強燃技術的催化作用主要表現(xiàn)在提高燃燒速度與燃燒強度的同時，還能促使物料化學反應充分、迅速，其效果是綜合性的，因而明顯區(qū)別于一般燃煤助燃劑與水泥礦化劑。 1、 快煤粉有別于一般助燃劑：水泥熟料煅燒不同于一般燃燒過程。首先就在于它要求燃燒物質盡可能在燒成帶集中、充分釋放熱量，維持煅燒反應所需之溫度，使熟料礦物發(fā)育成熟，而進入冷卻帶時迅速冷卻，使形成物不退化分解，此即常說的"急燒快冷"，快煤粉就充分顯示了這一特點：其次，一級燃燒的目的是釋放熱能，而對燃盡后的物質沒有特定要求，而水泥熟料煅燒既是一個燃燒過程，又是一個水泥熟料物理化學反應過程，其最終目的是形成達到質量指標的產品，因此快煤粉不同于一般助燃劑，就在于必須充分考慮到其組分對水泥熟料質量的有益作用。 2、 快煤粉有別于復合礦化劑：復合礦化劑的主要作用是通過降低熟料煅燒中液相出現(xiàn)溫度與粘度，加速固相溶解和固液相反應，從而達到節(jié)能降耗，降低 f-Ca0的目的，為此，復合礦化劑已在全國普及推廣，然而在實踐中也逐步暴露出復合礦化劑的-些缺點：如礦物晶格發(fā)育不充分、凝結時間不正常、物料易出現(xiàn)"鐵殼黃心"、氟化物對大氣的污染等。催化強燃技術是采用催化同步燃燒方式以高溫煅燒，兼顧助熔、礦化，使熟料礦物晶格發(fā)育充分、料球燒得透、酥脆、易磨性好，同時快煤粉中的有效組分還對熟料冷卻中礦物分解轉化產生阻斷作用，從而提高熟料質量與產量。

綜上所述，催化強燃技術是以催化為主要作用，其"快煤粉"具有中藥劑"君臣使佐"的配伍特點，其有效組分各司其責，又協(xié)同配合，在反應過程的不同階段，充分發(fā)揮其綜合效應，使水泥熟料煅燒的全過程都處于"佳化"狀態(tài)。

五、應用實例：
1、 安徽某水泥廠，年生產能力23萬噸，當?shù)靥N藏大量低熱值煤，無法應用，必須購入山西優(yōu)質無煙煤，兩者熱值相差5000-7000KJ/kg，售價相差130-150元/噸。過去工廠也曾作過摻燒低熱值煤試驗，但只要摻比超過煤量10%,熟料產量與質量就要大幅度降低。1997年在當?shù)卣С窒拢谠搹SΦ2.5×10m力窯試用，經(jīng)過連續(xù)三個月生產應用，實現(xiàn)了100%用當?shù)氐蜔嶂得喝〈鷥?yōu)質煤，而且熟料產量、質量還有了明顯增長，
其經(jīng)濟效益十分可觀，經(jīng)廠方初步測算，僅購煤成本一項，全年即可節(jié)約300萬元左右。

2、 河南某水泥有限公司，年生產能力24萬噸，生產425#水泥。希望能通過應用催化強燃技術，提高熟料3天強度，以便增大混合材摻量，降低生產成本，同時通過降低煤耗與礦化劑摻量，充抵摻加"快煤粉"費用，經(jīng)過四天試用，復合礦化劑摻量減少50%，煤量減少10%，使原材料費用保持不變，熟料3天抗壓強度由原來32-34Mpa，提高到37-39Mpa，達到了預期目標，還使熟料日產量增加了18%：其綜合效益得到了當?shù)匦姓块T與企業(yè)的認可。

3、 河北某縣水泥廠，自九八年八月應用催化強燃技術后，原摻量為2%的復合礦化劑已取消，配熱從1200Kcal/kg降到1100Kcal/kg，一號窯平均臺時產量比應用前提高29.35%，后來由于供煤條件變化，改用京西難燃煤，熟料產量質量仍可保持原有水平。

六、結語：
1、催化強燃技術是改進立窯水泥熟料生產，實現(xiàn)快速煅燒，節(jié)能降耗，提高熟料質量和產量，減少環(huán)境污染的有效途徑之一。

2、實踐證明，應用劣質煤資源不僅可以煅燒水泥熟料，而且可以煅燒出高質量水泥熟料，這對缺煤地區(qū)開發(fā)當?shù)刭Y源，降低生產成本，具有特殊意義。

3、該技術對不同地區(qū)、不同煤質、不同原料的二十余家水泥廠進行了大量試燒，積累了一定的應用經(jīng)驗，完善了相關配套技術(包括快煤配制技術、立窯煅燒技術等)，有利于普及推廣。

4、大量實際應用也證明，該技術的應用也存在一定局限性，它不適用于揮發(fā)分過高的半煙煤、不適用于生科配制設備無剩余能力的企業(yè)、不適用于土立窯或習慣于機窯土燒的企業(yè)。

5、此項技術的環(huán)境效果尚需做進一步評價，雖然取代了復合礦化劑，肯定減少氟化物的排放量，由于燃燒充分，反應迅速完全，一氧化碳、二氧化硫等有害氣體排放量亦必然會有顯著降低，但由于條件限制，未能采集到足夠數(shù)據(jù)供分析比較所用，有待于今后完善。

6、此項技術經(jīng)過適當改變，亦可用于水泥旋窯(其催化強燃劑簡稱為"猛煤粉")，已在小型旋窯經(jīng)過了生產性驗證；可以通過摻入50%左右劣質煙煤或半煙煤，在不降低產量、質量前提下，降低熱耗20%。某廠經(jīng)測算，噸熟料綜合成本可降低9．71元。有關介紹，將另行專文論述。

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