煤的岩相分析学在水泥熟料生产中的指导意义

煤的岩相分析学在水泥熟料生产中的指导意义

内蒙古蒙西水泥股份有限公司

韩建业

一、煤的岩相分析学相关内容简述

煤的岩相分析学告诉我们，煤的组成包含有机组分和无机组分，有机组分又包括镜质组、壳质组、惰质组三种组分，其中镜质组含量最大，约占50%---80%。在偏光显微镜下检测镜质组反射率（Rmax或Re）大小，可以相对判定不同的煤种。

Rmax------偏光下镜质组最大反射率

Re-------自然光下镜质组随机反射率

煤的形成年代不同，煤化程度不同，化学成分不同，各组分含量也不同，变质程度不同，燃烧性能也就不一样，燃点也就不同。

下面两个表是不同煤种对应的化学组成变化和燃点的不同范围以及对应的我国境内不同煤种大致形成年代：

同一煤矿的同一层煤形成的条件基本是相同的，它的镜质组反射率一定是一个单峰正态分布的图形，标准偏差基本<0.1。而不同变质程度煤混配在一起时，在镜质组反射率分布图上必然会出现多个峰，偏差也随之增大。但是，变质程度相近的煤混配在一起镜质组反射率也可能只有一个峰，但一般会偏差略增大，但因煤质相近，可视作单一煤层煤。

下面几个镜质组反射率图形就是典型代表：

1、单一煤层煤镜质组反射率图谱：就一个正态分布的单峰

2、具多个凹口混合煤镜质组反射率图谱：四种不同煤质的单一煤层煤混合在一起

3、简单混煤（简单凹口混煤）镜质组反射率图谱：镜质组反射率（煤质）相近的单一煤层煤混合在一起

二、大多数水泥生产企业用煤状况

煤是水泥熟料生产企业的主要原材料， 也是提供水泥熟料生成的的唯一热源， 它通过喷煤管喷入回转窑内燃烧，产生的合理的热力分布， 直接决定了回转窑的产质量， 进而影响到熟料单位能耗，决定了水泥的生产成本。然而，目前水泥生产企业进厂煤控制，

基本

类型：多凹口混煤

自然光下镜质组最小反射率Re ：0.3 自然光下镜质组最大反射率Re ：1.85 标准偏差：0.445

类型：单一煤层煤

偏光下镜质组最大反射率Rmax ：0.68 标准偏差：0.061

都是检验煤的工业分析指标，这种检验对使用单一煤层煤的企业基本是可行的，但对使用混合煤的水泥生产企业则存在严重不足。

现在各水泥企业采购原煤，只是要求煤的工业分析达到相关指标，对是否混煤不作要求。供应商为了降低成本，满足指标要求，大多使用不同的煤混合在一起。个别水泥公司自行采购原煤，也是分别购买价格高、发热量高的所谓好煤，和价格低、发热量低的所谓劣煤，按不同比例搭配使用，据此来降低燃料成本。

三、使用不合适的混合煤产生的不利现象

我公司也和大多数企业一样，也分别购买了价格高、发热量高的俄罗斯煤和牙克石五九煤矿集团出产的价格低、发热量低的59煤，按1:1搀兑使用。使用这种混合煤经常出现后结圈，有时严重的会导至窑尾吐料。熟料强度虽然相对还算稳定，但就是达不到应有的强度。

下面几个图表是使用这种混合煤的相关情况。

1、使用混合煤，回转窑内35米----50米经常出现结圈现象，如下图：

两种煤的工业分析如下表：

3、后期检测的混合煤镜质组随机反射率如下图：

四、使用单一煤的改善情况

曾经在几段时间里，我公司因多种原因只能使用本地劣质煤时，生产工艺状况出现了不同的改变，虽然发热量较低，台时产量受一些影响，但窑况和熟料强度却能得到提高和稳定。下面几个图表是单独使用59煤的数据情况：

2、单独使用59煤，中档以后不结圈，如下图：

五、原因分析

经过几次反复，我们认识到，产生这种差异的原因应该在煤上。但从水泥人的视角无法剖析内在原因，水泥工艺学对煤的微观结构研究偏少。借助互联网，我们收集学习了几乎所有关于煤的理论，终于发现煤的岩相分析学是解释这种现象的合适理论。煤岩学中通过对原煤镜质组反射率的检验，可以判定煤的内在组成：到底是单一煤种或者是混合煤种。

水泥熟料煅烧煅烧的主要设备是喷煤管，一个喷煤管的设计，针对的是单一煤种或者简单凹口混合的燃煤。这时候它所能产生的热力强度才可能是最高的，对应的窑温才能提高，熟料产质量才会是最好的。所以，对水泥熟料煅烧来说，越接近单一煤种的煤，才能越能最大程度发挥出窑头喷煤管的能力，进而提高煅烧温度，提高回转窑的产质量。

现在水泥熟料生产企业，为了降低生产成本，普遍存在购买不同的原煤（或者就是供应商混合好的煤），然后搭配使用的现象。而检验指标只是工业分析，工业分析数据反映不出燃煤内部情况。这就会造成不同反射率镜质组的燃煤混合在一起，如果镜质组反射率相差较大，就会造成燃点不同的煤进窑后在不同的时间段燃烧，分散了火焰温度，降低了火焰强度，进而降低了窑温，从而降低了熟料强度和熟料产量。拉长的火焰也加大了回转窑后结圈的几率。

下面两个图形模拟了多凹口混煤和单一煤层煤在回转窑内燃烧所产生的不同的火焰形状：

六、结论

水泥生产企业使用混合煤要在煤岩学的指导下，尽量使用单一煤层煤或简单凹口混煤，镜质组反射率标准偏差最后控制在0.2以内，最低标准也要力保窑头喷煤管使用单一煤层煤或简单凹口混煤。只有这样才能稳定提高水泥熟料的强度和窑况的稳定性，杜绝后结圈的产生，使生产走向正常。

参考文献

2010年武汉科技大学能源化学课程组培训教材