為什麽生料中加入煤矸石、汙泥等後，有時會導致窯灰量增加？

為了降低煤耗，很多水泥企業都在生料中加入煤矸石；為了處置汙泥，也有部分企業在生料配料中加入汙泥。煤矸石熱值通常在300-1000 kcal/kg，生料中加入3%-5%的煤矸石（取決於配料和來源）可以帶入熱量14-78 kcal/kgcl。這部分熱量大部分都用於加熱、分解生料，也有部分以CO隨煙氣帶走、部分增加C1出口煙氣溫度。

生料中加入煤矸石等煤基固廢通常會帶來一些問題，包括：

1）預熱器出口溫度和CO含量增加（有些區域已經開始控製煙囪的CO含量，這時候就需要控製煤矸石的加入量了）。

2）有時候，生料中加入煤矸石等可燃物質會導致NOx和SO2排放增加，NOx排放增加意味著需要比不摻煤矸石時更低的C5出口NOx含量才能保證窯尾煙囪NOx排放不增加，從而導致氨水用量增加【並不是每個廠都會這樣，需要對每一級預熱器出口的煙氣成分等進行測量】；也有部分企業SO2排放會增加，因為煤矸石中也含有部分S，一旦這部分S在進入分解爐前釋放，就會引起預熱器出口SO2排放濃度增加。

3）窯灰量增加。窯灰量增加後，當熟料產量保持不變時，意味著更多的喂料量，此時C1出口煙氣溫度也會降低，隻不過單位熟料熱耗會增加【溫度降低隻是表象】。也不是每個企業都會遇到窯灰量增加的問題，這受到了煤矸石添加量、煤矸石種類等很多因素的影響。下麵具體分析。

4）分解爐出口CO含量增加。和預熱器出口CO含量增加不同（前者是揮發分析出燃燒引起，後者是C燃燒引起），分解爐出口CO的增加通常是因為加入預熱器的煤矸石在分解爐內燃燒速度更慢（原因是揮發分在進入分解爐後基本已經完全析出，相當於C+灰分在燃燒，想想無煙煤的燃燒速度吧）。分解爐出口CO的增加有時候也會引起氨水用量的增大。要想區別其和第2）點的差異，需要對每集旋風筒出口NOx含量進行測量。

1. 為什麽窯灰量會增加？

在喂料量和煙氣量不變的情況下，窯灰量的大小主要取決於C1的分離效率。【C2及其它旋風筒也會有一定影響，當C2等旋風筒分離效率降低後，更多的生料會被帶入C1，C1輸入量自然增大了，當C1分離效率不變時也會出現窯灰量增大的現象（不考慮分離效率與煙氣中粉塵含量的關係）】。

在旋風筒結構尺寸、煙氣量、煙氣溫度等沒有變化的時候，哪些因素會影響C1的分離效率呢？

第一種情況，就是喂入預熱器的生料細度。旋風筒分離效率與生料細度有直接關係，一般生料越細，分離效率越低。C1旋風筒分離效率雖然高，但是對於10-15微米以內的顆粒分離效率會急劇降低。如果喂入預熱器的生料比之前更細，那麽其分離效率就會降低。

比如國內某生活垃圾協同處置係統，將垃圾篩分、風選後將不可燃垃圾喂入了生料磨。在某水泥企業就出現了不可燃垃圾喂入生料磨後，預熱器窯灰量大大增加的現象，甚至還出現窯尾煙囪冒“黃煙”的問題。

根據後麵設計院及水泥企業的檢測和分析，認為原因如下：

[喂入生料磨的廚餘物具有助磨作用，導致易磨的石灰石被大量過粉磨，產生大量5～15微米的超細粉。現有的收塵設備和收塵理論均是基於正常的生料粒度分布來進行設計的，而這部分小於15um的細粉很難通過現有的旋風收塵進行有效收集，這部分超細粉被袋收塵收集下來的微細粉在喂入一級筒後不能被有效收集下來，隨廢氣入磨，在係統內部循環，隨著生產的持續，循環量越來越大]

第二種情況，也是生料細度，不過是指生料在預熱器內，尤其是C2-C1換熱管道及C1內，顆粒變細的情況。

乐鱼官网知道，煤矸石含有一定的揮發分，揮發分在加熱的過程中會釋放【揮發分開始析出的溫度與煤的碳化程度有關，比如褐煤為130-170℃，煙煤為170-260℃，無煙煤為380-400℃，這些溫度都是低於C2出口溫度的】。在揮發分析出的過程中，煤矸石顆粒會變得多孔，進而在後續與其它顆粒碰撞過程中，尺寸變小，如下圖中路徑E-F所示。一旦低於10-15微米，C1分離效率降低，就會導致窯灰量增加。

比如，在循環流化床鍋爐係統裏（燒煤，產生熱煙氣，然後產生熱蒸汽）也有旋風筒，但是其旋風筒入口風速通常在30 m/s左右，遠高於C1旋風筒，與此同時阻力損失也很大。旋風筒出口收集的粉塵中，顆粒中位粒徑正常是10 微米。這就說明了，煤粉在燃燒過程中產生的灰分其實比乐鱼官网水泥生料更細。這就導致C1旋風筒無法收集到這些細顆粒，從而窯灰量增大。

2. 如何判斷是哪種因素引起的窯灰量增加？

1）對生料細度做粒度分析，而不是簡單的篩餘，這樣就能看到煤矸石、汙泥等加入前後生料粒徑的變化。有時候80微米篩餘變化不大，但其粒徑分布在變化，如果10-15微米分布的更多，窯灰量就會更大。

2）如果是上麵說的第二種情況導致窯灰量增加，必然會伴隨C2/C1旋風筒出口CO含量增加的現象。

3）對窯灰的化學成分進行分析，並與加入煤矸石、汙泥之前進行對比。如果是因為石灰石易磨性變好引起的窯灰量增加，則窯灰的KH必然會更高；如果是煤矸石燃燒產生的灰分進入窯灰中，則窯灰的KH會更低（因為灰分中的KH更低）。

3. 如何解決？

1）如果是石灰石易磨性改善，導致生料粉磨後產生更多的細粉，則需要調整生料磨的操作（不過根據上麵案例，生料磨的調整作用不大）；

2）如果是煤矸石燃燒產生的細灰導致窯灰量增加，則要注意煤矸石的加入量，可能會存在一個臨界值；

3）如果上述行不通，可考慮將窯灰部分加入到水泥磨等位置，減少進入係統的循環量；

4）如果還是不行，就隻能容忍，或者考慮將這部分有熱值的物質單獨加入到一個外部燃燒設備中，隻利用其產生的熱量或/和灰分。