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申请/专利权人：华润水泥技术研发有限公司

摘要：本发明公开了一种水泥工业中指导特定窑炉配煤用煤的方法，该方法包括以下步骤：配制多批次的用煤，在炉外检测各批次用煤的两个特征参数有效燃烧时间和放热烈度；各批次用煤进炉燃烧生产后，计算各批次用煤相对于单位水泥熟料的标煤耗；利用数据分析程序对各批次用煤的标煤耗和两个特征参数进行分析，建立针对特定水泥生产线及特定窑炉中用煤的不同标煤耗与两个特征参数的关系，最终可以在炉外通过对两个特征参数的调整而对用煤的标煤耗做出选择和控制。本发明提出了燃烧烈度、有效燃烧时间作为评价煤炭燃烧特性的特征参数，可以通过测定该参数发现明确的各类水泥工业窑适用的煤炭特性指标范围，为生产中煤炭搭配使用提供了控制要求。

主权项：1.水泥工业中指导特定窑炉配煤用煤的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）针对特定的水泥生产线及特定的窑炉，配制多批次的用煤；（2）在炉外，检测各批次用煤的两个特征参数，即有效燃烧时间和放热烈度；（3）各批次用煤进炉燃烧生产后，计算各批次用煤相对于单位水泥熟料的标煤耗；标煤耗（kg煤t熟料）=每批次入窑煤总量（吨）×（该批煤的热值（Kcalkg）7000Kcal）该批次煤生产熟料总量（吨）×1000；（4）利用数据分析程序对各批次用煤的标煤耗和两个特征参数进行分析，建立针对特定水泥生产线及特定窑炉中用煤的不同标煤耗与两个特征参数的关系，最终可以在炉外通过对两个特征参数的调整而对用煤的标煤耗做出选择和控制；步骤（2）中，所述检测各批次用煤的两个特征参数，包括以下步骤：取煤粉，研磨至细度小于125μm，45℃烘干4h以上，将水份控制在1~2.5%之间；称取10~15mg的样品，利用耐驰同步热分析仪检测，反应气氛阻燃气为30mlmin的空气，吹扫气为10mlmin的氮气，采用10Kmin的升温速率，由室温升至1000℃；按照耐驰同步热分析仪测试步骤进行热重检测，并利用耐驰同步分析软件进行数据分析和计算，得到所述的两个特征参数；步骤（2）中，所述的有效燃烧时间是指煤粉从稳燃温度开始计时到可燃组分失重98%时的时间；所述的稳燃温度是指煤粉开始稳定燃烧的温度，即以观测到样品连续失重开始计算样品重量，至样品失重10%而且接近最大失重速率时的温度表示稳燃温度；步骤（4）所述的数据分析程序是Python或Minitab。

全文数据：水泥工业中指导特定窑炉配煤用煤的方法技术领域[0001]本发明属于水泥工业领域，具体涉及水泥工业中指导特定窑炉配煤用煤的方法。背景技术[0002]在新型水泥生产过程中，分解炉中的煤粉燃烧放热，碳酸盐吸热分解，煤粉的燃烧状况影响着分解炉的发热能力和水泥窑的熟料产量。[0003]当今能源日益紧张，煤炭资源日益稀缺，高品位的煤炭已接近枯竭，低品位煤的应用在水泥行业中也愈加广泛，煤种频繁更换及不同煤种的搭配，给生产操作带来了许多问题，如分解炉内结皮堵塞、煤耗高、熟料产量低等。[0004]这些问题的解决首先依赖于对煤炭燃烧特性的认识和评价，亟待建立一种评价方法，利用该评价方法针对不同水泥生产线找到其适合的煤种。[0005]水泥工业中煤的燃烧行为比较复杂，传统的工业分析已不能适用。国内有不少高校及科研机构对煤炭燃烧特性进行了研究，其多种评价指标和评价体系均不能直观地描述煤炭燃烧的优劣，且不能针对水泥生产线的差异给出针对性的适用煤种。[0006]煤炭占水泥生产成本50〜60%，选择适用于某条水泥生产线的煤种，能为水泥工业适用不同煤种提供理论指导，提高煤炭利用率，降低生产成本，减少⑶2排放，稳定生产线，提尚广品质量。[0007]煤炭最大的用户是火电，因此煤炭燃烧特性指标可燃性、燃烧温度、燃烧分散度、燃尽时间、综合燃烧特性指标基本围绕锅炉流化床等需求展开，并不适应水泥工业窑的需求;在煤炭的采购和使用方面各水泥企业一直没有明确的煤炭特性指标作为依据。[0008]各水泥工业研究机构提出了综合性的燃烧特性指标S值，物理意义不明确，与水泥工业窑中的实际煤炭燃烧行为没有关联;没有满足企业对水泥工业窑适用煤炭类型和特性进行定义的需求，更遑论量化煤炭特性指标指导煤炭的采购和煤炭应用。发明内容[0009]为解决现有煤炭评价方法无法正确直观地描述煤炭燃烧特性，以及无法为水泥工业生产适用不同煤种提供理论指导的困境，本发明的目的是利用煤炭两个燃烧特征参数：有效燃烧时间、放热烈度在本专利中也称燃烧烈度），建立一种指导特定窑炉配煤用煤的方法，为水泥工业用煤提供理论指导。[0010]本发明的目的通过下述技术方案实现：[0011]水泥工业中指导特定窑炉配煤用煤的方法，包括以下步骤：[0012]1针对特定的水泥生产线及特定的窑炉，配制多批次的用煤；[0013]2在炉外，检测各批次用煤的两个特征参数，即有效燃烧时间（Ts和放热烈度I;[0014]3各批次用煤进炉燃烧生产后，计算各批次用煤相对于单位水泥熟料的标煤耗；[0015]4利用数据分析程序对各批次用煤的标煤耗和两个特征参数进行分析，建立针对特定水泥生产线及特定窑炉中用煤的不同标煤耗与两个特征参数的关系，最终可以在炉外通过对两个特征参数的调整而对用煤的标煤耗做出选择和控制。[0016]步骤⑴所述的多批次优选20个批次以上。[0017]水泥生产线是生产水泥的一系列设备组成的水泥设备生产线。主要由破碎及预均化、生料制备均化、预热分解、水泥熟料的烧成、水泥粉磨包装等过程构成。本发明方法应用于新型干法窑系统，规格为（5000td，包括设施:三挡回转窑规格基本为Φ4.8x72m〜Φ4.8x74m，分解炉规格为Φ7.5X30m至Φ7.6X32m包括鹅颈管炉容大约2100m3左右），单列或双列预热器。[0018]步骤2中，所述的有效燃烧时间（Ts是指煤粉从稳燃温度开始计时到可燃组分失重98%时的时间，Ts=Tend-Tcinset.;Tend:从样品被加热开始计时至样品相对失重达到98%即样品可失去的重量的98%所对应的时间记录;Tcinset是稳燃温度，是指煤粉开始稳定燃烧的温度，即以观测到样品连续失重开始计算样品重量，至样品失重10%而且接近最大失重速率时的温度表示稳燃温度，可以通过炉膛温度的测量取得。[0019]所述的放热烈度（I是指煤粉放热过程中瞬间放热的强烈程度，由样品在标准实验条件下最大放热值与明显放热时间的12计算；I=HWo.5;H:仪器测定的差热曲线的最高值，DSC峰高mWmg;WQ.5:差热曲线放热峰的12位置的起止时间，DSC半峰宽min。[0020]步骤⑵中，所述检测各批次用煤的两个特征参数，包括以下步骤：[0021]取煤粉，研磨至细度小于125um，45°C烘干4h以上，将水份控制在1〜2.5%之间；称取10〜15mg的样品，利用耐驰同步热分析仪检测，反应气氛阻燃气为30mlmin的空气，吹扫气为lOmlmin的氮气，采用ΙΟΚmin的升温速率，由室温升至1000°C;按照耐驰同步热分析仪测试步骤进行热重检测，并利用耐驰同步分析软件进行数据分析和计算，得到所述的两个特征参数；[0022]步骤⑷所述的数据分析程序优选Python或Minitab。[0023]现代水泥窑的生产过程是:煤粉从前端俗称窑头在热风伴随下喷入水平旋转的筒体俗称水泥窑）、像水柱一样到达一定温度区域后燃烧，形成长长的火焰。配好的水泥熟料原料粉末状从后端俗称窑尾喂入，配合筒体不断地转动逐渐向前；与火焰表面接近但是不接触、保证煤粉的燃烧），得到足够的热量及充分的时间以完成化合反应，最后从窑头处落入冷却机冷却成为水泥熟料。[0024]本发明选择有效燃烧时间作为评价煤炭燃烧特性参数的原因是:从窑尾进入的生产原料需要完成两步骤反应，一是在温度1000°c至1300Γ之间生成硅酸二钙以及其他中间体，另一段是在温度1350°C至1500°C之间完成硅酸三钙的反应。煤粉有效燃烧才能向原料传递化学反应所需的热量。有效燃烧时间过短则不利于化学反应的完成、质量受到影响进而影响操作的稳定，过长则部分燃烧到筒体的尾端，不仅浪费能源而且导致设备故障。[0025]选择燃烧烈度的原因是：不同来源的煤粉燃烧后放热能力有很大差异，适宜的放热能力可以保证煤粉燃烧形成的火焰很快达到适宜的温度，因为化学反应速率与温度正相关，该能力适宜则可以保证甚至加快硅酸三钙的形成，对增大产量和降低能耗均有正面影响;较低的放热强度会导致火焰最高温度段难以达到最适宜完成原料化学反应的温度，但是放热能力过大可招致火焰温度过高不仅浪费能源也有可能损坏生产设施。[0026]本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：[0027]本发明提出了燃烧烈度、有效燃烧时间作为评价煤炭燃烧特性的特征参数;其一是很好地解释了水泥工业窑中对于黑火头过长、窑尾烟室温度过高、长厚窑皮、未燃尽煤灰落入产品中造成还原气氛等异常情况中煤炭燃烧因素的作用;其二是发现相同的煤炭产地的燃烧特性值基本相近，为采购煤炭提供了明确的指示指标;其三是可以通过测定该参数发现明确的各类水泥工业窑的适用的煤炭特性指标范围，为生产中煤炭搭配使用提供了控制要求。附图说明[0028]图1是特定窑炉中各批次用煤的标煤耗与两个特征参数的关系图。具体实施方式[0029]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。[0030]实施例[0031]水泥工业中指导特定窑炉配煤用煤的方法，包括以下步骤：[0032]1华润水泥（上思）公司位于广西壮族自治区防城港市上思县思阳镇，拥有两条日产5000td的熟料生产线，针对该公司的生产线及其窑炉，配制多批次的用煤；[0033]2在炉外，检测各批次用煤的两个特征参数，有效燃烧时间（Ts，和放热烈度I;结果见表1;[0034]3各批次用煤进炉燃烧生产后，计算各批次用煤相对于单位水泥熟料的标煤耗；结果见表1;[0035]以表1中第1批次用煤为例计算其标煤耗：[0036]标煤耗（kg煤t熟料）=每批次入窑煤总量（吨）X该批煤的热值Kcalkg7000Kcal该批次煤生产熟料总量吨）X1000[0037]=5014t煤）X5692Kcalkg700038439t熟料）X1000[0038]=106·06kg煤t熟料[0039]4利用数据分析程序Mintab对各批次用煤的标煤耗和两个特征参数进行分析，建立针对特定水泥生产线及特定窑炉中用煤的不同标煤耗与两个特征参数的关系，如图1所示。[0040]可以看出：[0041]A、最优标煤耗103，放热烈度大致在1.20〜1.32，有效燃烧时间大致在16.0〜18.1〇[0042]B、次优标煤耗103〜105，有效燃烧时间大致在18.5以下。[0043]C、偏高煤耗105〜107，有效燃烧时间大致在18.6以上。[0044]D、较高煤耗107〜110,放热烈度大致在0.87〜1.12,有效燃烧时间大致在19.8〜22.0〇[0045]通过上述关系，可以在炉外通过对两个特征参数的调整而对特定窑炉的用煤的标煤耗做出选择和控制。[0046]表1[0050]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.水泥工业中指导特定窑炉配煤用煤的方法，其特征在于包括以下步骤：1针对特定的水泥生产线及特定的窑炉，配制多批次的用煤；⑵在炉外，检测各批次用煤的两个特征参数，即有效燃烧时间和放热烈度；⑶各批次用煤进炉燃烧生产后，计算各批次用煤相对于单位水泥熟料的标煤耗；4利用数据分析程序对各批次用煤的标煤耗和两个特征参数进行分析，建立针对特定水泥生产线及特定窑炉中用煤的不同标煤耗与两个特征参数的关系，最终可以在炉外通过对两个特征参数的调整而对用煤的标煤耗做出选择和控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1所述的水泥生产线是新型干法窑系统。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤⑴所述的多批次是20个批次以上。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤2中，所述检测各批次用煤的两个特征参数，包括以下步骤：取煤粉，研磨至细度小于125um，45°C烘干4h以上，将水份控制在1〜2.5%之间；称取10〜15mg的样品，利用耐驰同步热分析仪检测，反应气氛阻燃气为30mlmin的空气，吹扫气为lOmlmin的氮气，采用ΙΟΚmin的升温速率，由室温升至1000°C;按照耐驰同步热分析仪测试步骤进行热重检测，并利用耐驰同步分析软件进行数据分析和计算，得到所述的两个特征参数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤4所述的数据分析程序是Python或Minitab0

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