（ 1 ）冲击荷 载作用下 绍兴余姚新昌嵊州上虞325425525625水泥混凝土路面的沉降时程曲线与冲击荷载作用曲线类似，先快速到达峰
值，然后再回弹到一个稳定值。绍兴余姚新昌嵊州上虞325425525625水泥混凝土路面的 沉降主要源于底基层石灰土 和黄土的变形。绍兴余姚新昌嵊州上虞325425525625水泥混 凝土面板的沉降 随与冲击荷载作用中心距离的增大 而减小，随深度的增加亦呈递减趋势 。 （ 2 ） 初 始 裂 缝 长 度 的 不 同 主 要 影 响 的 是 面 层 以 下 约 5 倍 水 泥 混 凝 土 面 层 厚 度 范 围 内 石 灰 土 和 黄 土
的压缩变形 。随初始裂缝长度的增大，绍兴余姚新昌嵊州上虞325425525625水泥 混凝土路面的破坏程度会逐渐增大 。当裂缝长度与面层厚 度的比超过某一值时，绍兴余姚新昌嵊州上虞325425525625水泥 混凝土路面会产生贯穿性的裂缝。
（ 3 ）绍兴余姚新昌嵊州上虞325425525625水泥混 凝土路面 最终扩展的裂缝长度和沉降均随初始裂缝与荷载作用中心距离的增加而减 小 。 初 始 裂 缝 长 度 和 位 置 的 不 同 主 要 影 响 荷 载 作 用 中 心 1m 范 围 内 水 泥 混 凝 土 面 板 的 沉 降 。
煤粉 水份对 宁波海螺水泥厂家325.425.525白黑硅酸盐水泥杭州湾慈溪奉化象山熟料 生产线 烧成系统 的影响 分析
摘 要： 从煤水份的分类、煤内水的脱除条件、煤水份对 烧 成 系统 热 耗 和工 艺 煅 烧 的影 响 以 及高 内 水 煤 的处理方法等方面进行分析，系统地阐述煤内水分偏高对熟料烧成系统的影响。 关键词： 宁波海螺水泥厂家325.425.525白黑硅酸盐水泥杭州湾慈溪奉化象山熟料；烧成系统；煤内水；热耗
0 引言
入 窑 煤 粉 的 品 质（水 分 和 细 度）影 响 窑 炉 系 统 的运行 ，实际 生产 中某些 水 泥 熟 料 线 使 用 的 原 煤 内水偏 高，由 于煤 的内水 是 很 难 烘 干 的， 高 内 水 的煤粉 入窑严 重影 响烧成 系 统 热 耗 、 熟 料 质 量 和
系统的 稳定运 行。表 1 为 某 水 泥 熟 料 线 项 目 使 用 的煤样工业分析结果，原煤全水为 25%~35% ，内 水 6.2%~20% ，挥 发 分 38%~40% ， 为 高 水 份、 高
挥发份 煤样。 由于 煤的内 水 是 很 难 烘 干 的， 高 内 水的煤 粉入窑 严重 影响烧 成 系 统 的 稳 定 运 行。 本 文针对 这一问 题， 从多角 度 系 统 地 阐 述 煤 内 水 偏 高对 水 泥 熟 料 生 产 线 烧 成 系 统 的 影 响 。
表 1 某项目煤样工业分析 结果
样品
/(kcal/kg)
最 大 值 35 20 3.5 38 - 0.1 5 200 - 最小值 25 6.2 10.2 40 43.6 1.10 6257 - 平均值 30 11.4 8.0 42.5 37.8 0.68 5 645 5 000
1 原 煤 中 水 份 分类 及 测 定 方 法 [1]
1.1 原煤中水份分类 1.1.1 按照结合状态
原 煤中的 水 份 根 据 其 结 合 状 态 ， 可 以 分 为 游
离态水和化合态水（ 即 结 晶 水） 两大类 。
（ 1 ） 游 离 水 是 以 物 理 吸 附 方 式 或 者 吸 着 方 式
与 煤 结 合 一 起 的 ， 一 定 条 件 下 比 较 容 易 脱 除 ；
（ 2 ） 化 合 水 是 以 化 合 方 式 同 煤 中 的 矿 物 质 结
合的水， 他 是 矿物晶格 的一 部 分，这 部 分水 较 难以
脱除 。 例如 高 岭土 （ Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O ）中的结 晶 水。
1.1.2 游离水按照其存在状态分类
分 为 外 水和 内 水 ， 实 际 工 业 生 产 中 ， 煤 的 工
业分析一 般只测 定游离水（ 即只测 定 外 水和内水）。
（ 1 ） 煤 的 外 水 ： 指 吸 附 在 煤 的 颗 粒 表 面 ， 这
部 分 水 份 不 在 毛 细 孔 中 ， 在 实 际 工 业 分 析 测 定 中 指 的是 分析 煤样 通 过破 碎 一 定 粒 度 后 ， 达 到 空 气 干 燥 状态（ 空 干 基 ） 失去 的 那部 分水。
（ 2 ） 煤 的 内 水 ： 煤 炭 颗 粒 内 部 有 大 量 的 毛 细
管孔 ， 煤中 有部 分 水分 吸附 或 凝 聚 在 这 些 毛 细 孔 中， 即 使煤 样 达到 空 干 基 状 态 下 ， 这 部 份 水 任 然 不能脱 除掉 ， 依然 保留 下来 ， 称 这 部 分 水 为 煤 的 内水。
（ 3 ） 煤 中 的 外 水 和 内 水 之 和 即 工 业 分 析 中 煤
的全水分。
1.2 原煤中水分测定方法
煤中水分的 测 定实际 用的 是 间接 测 定 方 法 ， 即将已知 质量的煤样 放在 一定 温 度 下 干 燥至恒 重， 以煤样水分 蒸 发 后 质量 损失计算 煤的水分。
1.2.1 全水（ Mt 或 Mar ）
收 到 煤 样的 全 水 分 是 指 使 用 单 位 收 到 基 状 态 下 煤的水分， 称 为 收到基 水分（ 或 全水分），以 符号
Mar 或 Mt 表 示 。 测 定 方法如下：
（ 1 ） 煤样 粒 度 ： 6mm 左右 （ 收到基 煤样） ； （ 2 ） 试验 温 度 105~110 益 ；
（ 3 ） 通 过 加 热 至 恒 重 ， 根 据 前 后 质 量 差 值 计
算 出 煤中全水 含 量。
1.2.2 内水
在 一定 条件 下 ， 空 气 干 燥 煤 样 在 实 验 室 中 与 周围环境湿 度 基 本 平衡时所含 的水分，以 符号
Mad 表 示 。 测 定 方法如下：
（ 1 ） 煤样 粒 度 ： 0.2mm 左右 （ 空 干 基 煤样） ；
13
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圆园 18 年 20 期
名 称 /% Mt Mad /% Aad /% Vad /% FCad /% /% St / （ Qgr,ad kcal/kg) Qnet,ad
-----------------------------------------------------Page 1-----------------------------------------------------
（ 2 ） 试验 温 度 105~110 益 ；
（ 3 ） 通 过 加 热 至 恒 重 ， 根 据 前 后 质 量 差 值 计
算 出 煤 中 内 水 含 量 。
蒸 汽 几个 状 态 变 化热量 的 吸 收 来 考 虑 。 水 的 物 理
状态 变 化 吸收 热量 详见 表 3 。
表 3 热 量 计 算 物 理 过 程 （ 1kg 水 为 基 准）
2 原 煤 中 水 分 的脱 除
水 60 益 加 热 到
100 益 热耗
（ kJ/kg ）
100 益 水 汽 化 100 益 气 热耗
（ kJ/kg ）
100 益 气 升 温到
1200 益 过 热 气 热耗
（ kJ/kg ）
总消 耗热量
（ kJ /kg ）
2.1 理论上原煤中外水和内水的脱除条件 2.1.1 外水脱除条件
=1 伊 (100- 60)
伊 4.1816
=1 伊 1200 伊 2.09
原 煤 中 外 水（表 面 水）的 脱 除 一 般 不 需 要 特 定
的 温 度 ， 只 要 破 碎 到 13mm 左 右 ， 常 温 下 ， 接 触
空气 一 段 时 间 ， 即 可 自 然 脱 除 。
2.1.2 内水脱除条件
原 煤 中 内 水（表 面 水）的 脱 除 需 要 特 定 的 温 度
（ 105~110 益 ）， 空 干 基 煤样 破碎到 0.2mm 左右 ， 无
其 他 水 汽进 入 ，干 燥 箱 内 加 热 烘 干 一 段 时 间 ， 即
3.3 不同煤粉水份对热耗的影响
通过理 论 计 算 ， 不 同 入 窑 煤 粉 水 份 对 系 统 热
耗 影 响 ， 及 煤 耗 增 加 量 详 见 表 4 。 理 论 计 算 值 仅
包括 煤粉中 水分 对热耗 的影 响， 没 有 考 虑 入 窑 煤 粉水 分对 火 焰形 状影响 及 窑 内 温 度 分 布 ， 火 焰 形 状影响熟料 煅 烧工 艺 ， 进而 影响系统热耗。
表 4 不同煤粉水份对热耗的影响
可 脱 除 。
2.2 实际煤磨生产中煤外水和内水的脱除情况
煤粉水份
熟料热耗
增加 量
/ （ kJ/t.cl ）
热耗 增加 量 水 蒸气 含 量
/ （ kcal/kg.cl ） / （ Nm 3 /kg.cl ）
（ 1 ） 入 磨 原 煤 水 分 近 乎 以 收 到 基 状 态 进 入 煤
磨 ， 其 中 水 分 包 括 外 水 和 内 水 以 及 结 晶 水 。
（ 2 ） 原 煤 水 分 脱 除 粒 度 条 件 一 般 煤 磨 是 可 以
满足 的（ 粒 度 越 细， 与 烘干热 气 体 接 触 面 积越 大 ，表 面 水 越 容易脱除 ）， 但 是高水分原煤， 特别 是高内 水原煤 为 什么 难以 脱除 ？ 原 因 有 二 ： 一 是 风 温 条
件 。 出 磨 风 温 一 般 在 70 益 ， 该 温 度 不 满 足 煤 内 水 脱 除 的 理 论 温 度 105~110 益 ， 但 如 果 提 高 出 磨 风
温 ， 可 能 引 起 爆 炸 事 故 ； 二 是 磨 内 湿 度
（ 1 ）冲击荷 载作用下 绍兴余姚新昌嵊州上虞325425525625水泥混凝土路面的沉降时程曲线与冲击荷载作用曲线类似，先快速到达峰
值，然后再回弹到一个稳定值。绍兴余姚新昌嵊州上虞325425525625水泥混凝土路面的 沉降主要源于底基层石灰土 和黄土的变形。绍兴余姚新昌嵊州上虞325425525625水泥混 凝土面板的沉降 随与冲击荷载作用中心距离的增大 而减小，随深度的增加亦呈递减趋势 。 （ 2 ） 初 始 裂 缝 长 度 的 不 同 主 要 影 响 的 是 面 层 以 下 约 5 倍 水 泥 混 凝 土 面 层 厚 度 范 围 内 石 灰 土 和 黄 土
的压缩变形 。随初始裂缝长度的增大，绍兴余姚新昌嵊州上虞325425525625水泥 混凝土路面的破坏程度会逐渐增大 。当裂缝长度与面层厚 度的比超过某一值时，绍兴余姚新昌嵊州上虞325425525625水泥 混凝土路面会产生贯穿性的裂缝。
（ 3 ）绍兴余姚新昌嵊州上虞325425525625水泥混 凝土路面 最终扩展的裂缝长度和沉降均随初始裂缝与荷载作用中心距离的增加而减 小 。 初 始 裂 缝 长 度 和 位 置 的 不 同 主 要 影 响 荷 载 作 用 中 心 1m 范 围 内 水 泥 混 凝 土 面 板 的 沉 降 。
环 境 条 件 。 高 水 分 的 原 煤 进 入 煤 磨 系 统， 与 入 磨 热 风 通 过 热 交换 ， 在 磨 内 形 成 大 量的 水 蒸 气 ， 虽 然 磨 内 温 度
高于 110 益 ， 但 煤粉 还 是 会 吸附 磨 内水 蒸气 水 ； 表
面 水（ 外 水）的 脱除 相 对 容易 ， 但 内水 脱除较 困 难。
3 煤 内 水 对 热 耗的 影 响
3.1 计算前提条件
表 2 为热 耗 计 算 前 提 条 件 ， 烧 成 热 耗 设 计 值 为 730kcal/kg.cl ，入窑煤粉热 值 为 5 000kcal/kg 。
表 2 计算前提条件
煤粉 温 度 / 益 煤热 值 Qnet,ad/ （ kcal/kg ） 烧成热耗 / （ kcal/kg.cl ）
60 5 000 730
3.2 水的物理变化吸收热量
煤 内水对 系统 热 耗 的 影 响 ， 主 要 从 水 温 度 升 高，水 由 液 态 转 化 为 气 态，水 由 气 态 升 温 到 过 热
1.0 1.5 7 195 1.721 0.00182 2.0 2.9 14 391 3.441 0.00363 3.0 4.4 21 586 5.162 0.00545 7.0 10.2 50 367 12.045 0.01272 15.0 21.9 107 929 25.810 0.02725 20.0 29.2 143 905 34.414 0.03634
7.0% 与 3.0% 15% 与 3.0% 20% 与 3.0%
通过 表 4 可以 看出 ， 若 入窑煤粉水分为 7.0% ， 相 比 入窑煤粉水分 3.0% 情况 ，系统热耗 增 加 6.9kcal/kg.cl ； 若 入 窑 煤 水 分 达 到 15.0% ， 则 热 耗 进 一 步 增 加 至 20.6 kcal/kg.cl ； 当 达 到 20.0% 入 窑煤水分 时 ，系统 热耗 增 加近 30 kcal/kg.cl 。以 上
仅 是 理 论 计 算 值 ， 没 有 考虑 水 分 对 煤 粉 燃 烧 速 度 影响 ，煤粉 水分 过 高， 给 熟料 煅 烧 带 来 不 利 因 素 远 不 止 热耗 增加 这一 方面 。
4 煤 内 水 对 熟 料 煅 烧 工 艺的 影 响 [2]
4.1 对低位热值影响
煤粉中的水分对煤的 低 位 热 值 影响 比较 大 ， 煤中的水分 含 量 越 高，煤 粉 的 燃 烧 状 况 越 不 稳 定 ， 导致燃 烧 温 度高 低 不 断 变 化。
4.2 对燃烧温度的影响
在 燃 烧 过 程 中 ， 煤 中 的 水 分 蒸 发 会 吸 收 很 多
圆园 18 年 16 卷
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=167 2 253
=2508 4 928
/% 煤粉中水份 /(kg/t.cl)
热耗 差 5.8 28 781.1 6.9 0.0073
热耗 差 17.5 86 343.2 20.6 0.0218
热耗 差 24.8 122 319.5 29.3 0.0309
-----------------------------------------------------Page 2-----------------------------------------------------
（ DEVELOPMENT GUIDE TO BUILDING MATERIALS ）
的热量 ，使煤 粉的 燃 烧 温 度 急 剧 下 降 。 水 在 吸 热 蒸 发 气 化 时 ， 体积 会 大 幅 增加 ， 蒸 发 产 生 的 大 量 的水 汽 笼罩 在 煤的 周围 ， 阻碍 新 鲜 空 气 进 入 燃 烧 区 ， 造 成 煤 粉 的 不 完 全 燃 烧。 实 际 生 产 中 ， 煤 粉 中水分对 火焰 温 度的影响 要 远远 大 于 灰 分的影响。
4.3 对窑系统影响
原 煤的水 分 含 量 高 ， 实 际 生 产 运 行 中 难 于 烘
150
130
110
90
5
15
10
干粉 磨 、 输送 及 储 存 ； 含 水量 高 的 煤 粉 在 使 用 过 程 中， 会 影响 煤粉 秤 的 均 匀喂 料 ， 水 分 高 还 会 造 成煤粉 不 完 全 燃 烧 ，烧成 温 度 降 低 ， 导 致 窑 内 温 度 波动 ，窑 况 不 稳 ； 含 水 量 较 高 的 煤 粉 燃 烧 速 率 慢 ， 燃 烬 度 较 差 ， 会 导 致 煤 粉 在 窑 内 的 燃 烧 滞 后 ， 窑 内 燃 烧 器 的 火 焰 相 对 拉 长 ， 火 力 不 集 中 ， 抗 来 料的 波 动性 差 ； 使 用 含 水 高的 煤 粉， 煤 中 水 分 的 蒸 发 会 导 致 窑 内 水 蒸 气 含 量 增 大 ， 影 响 窑 内 差 压 ， 导致 窑 况 不 稳 。
5 实 际 生 产 中 对煤 高 内 水 的 处 理 方 法 （ 1 ） 首 先 ， 条 件 允 许 的 话 ， 对 进 厂 高 水 分 原
煤 与 低 水分原 煤 进 行 搭配 使用 ， 以 降 低 入 窑 煤 粉 水分 ；
（ 2 ） 针对这 种 高水份、高挥发份的煤样，煤 磨
烘干 取 风 建议选择 窑 尾取 风 （窑 尾 烘干 风相 对窑 头
取 风 中的 O 2 含 量 要 低 ），以 适应 烘干煤样 所需 的 温
度 条件 ， 又防止 由于 温 度偏高 造 成 爆炸 等 风 险 。
（ 3 ） 关 于 煤 磨 粉 磨 工 艺 ， 首 先 要 改 善 磨 机 系
统内的 热 交换 能 力 ， 提 高 烘干 用 废 气 的 温 度 ， 防
[3]
过 查阅 DLT5145- 2002 《 火 力 发 电厂制 粉系统 设 计
计算 技术规 定 》 及 与 煤 磨设 备厂家 交 流 ，煤粉水分
控制 范 围 一 般 为 Mpc= （ 0.5~1.0 ） Mad [4] 。 即 当 煤内水 为 20% 时 ， 出磨 水分一 般 控制 值 为 10%~20% ，内 水 在 煤 磨 系统 中很 难 脱除 。 图 1 为 煤 中 全 水 分 和 出磨 气 体 温 度 对 出 磨 煤粉 水分 影 响。 由 图 1 可 以 看 出 ， 当 Mt=20% ， 出 磨 气 体 温 度 控 制 在 90 益 ， 煤粉水分 在 6.5% 左右 。 （ 备 注 ： Mad 为 空气 干 燥基 煤内水 ； Mt 为煤全水 ； Mpc 为 出磨 煤粉水分。 ） （ 4 ） 由 于 煤 粉 水 分 较 高 ， 所 以 在 窑 点 火 时 ，
适当 增加升 温 时 间 ， 确 保 窑内煤粉 有较 多的 燃 烧 时 间 ， 提 供 窑内 充 足 的热 负荷 ， 之后 再逐 步 的 投 料。
（ 5 ） 由 于 煤 粉 水 分 较 高 ， 实 际 生 产 中 可 以 尝
15
70
50
0 5 10
Mpc/% （ 出磨 煤粉水分）
图 1 煤中全水分和出磨气体温度对 出磨煤粉水分影响
试增 大 燃 烧 器 一 次 风 压 、 增加 旋 流 风 比 例 ， 控 制 火焰 长 度， 确 保 煤粉 在 烧成 带 的 充 分 燃 烧。
6 结语
（ 1 ） 原 煤 水 分 脱 除 粒 度 条 件 一 般 煤 磨 是 可 以
满足 的， 但 是高 水分原 煤水分 由 于 受 到 风 温 条 件 限 制 及 磨 内 湿 度 环 境 条 件 限 制 表 面 水（ 外 水）的 脱 除 相 对 容易 ， 但 内水 脱除较 困 难。
（ 2 ） 入 窑 煤 粉 水 份 对 烧 成 系 统 热 耗 影 响 较 为 严 重 ， 通 过 计 算 当 达 到 20.0% 入 窑 煤 水 分 时 ， 系 统热耗 增加近 30 kcal/kg.cl ； 煤 粉 水分 过 高， 给 熟
料 煅 烧 带 来不 利 因 素远 不 止 热耗 增加 这一 方面 。
（ 3 ） 煤 粉 中 的 水 分 对 煤 的 低 位 热 值 影 响 比 较
大 ， 煤中的 水分 蒸 发 会 吸收 很 多 的 热 量 ， 使 煤 粉 的 燃 烧 温 度 急剧 下 降 ； 煤粉水 分 蒸 发 产 生 的 大 量 的 水 汽 笼 罩 在 煤 的 周 围 ， 阻 碍 新 鲜 空 气 进 入 燃 烧 区 ， 造 成煤粉 不 完 全 燃 烧，窑内烧成 带 温 度 降低 ； 含 水 量 较 高 的煤 粉 燃 烧 速率 慢 ， 会 导 致 窑 内 燃 烧 器 的 火焰相 对 拉 长 ， 火 力 不 集 中， 抗 来 料 的 波 动 性 差 ； 使 用 含 水 高 的 煤 粉， 煤 中 水 分 的 蒸 发 会 导 致 窑 内 水 水 蒸 气 含 量 增 大 ， 影 响 窑 内 差 压 ， 导 致 窑 况 不 稳。
（ 4 ） 实 际 生 产 中 对 煤 高 内 水 的 处 理 方 法 可 以
从煤 的 搭配 使用 ，煤 磨 烘干 取 风 工 艺 ， 改 善 磨 机 系统内的热 交换 能 力 ， 提 高烘干用 废 气 的 温 度 ， 防止 磨 内 漏 风 ， 最 大 限 度的 控制 出磨 煤粉水 分 ， 并 结 合 相 关 理 论 曲 线， 合 理 控 制 出 磨 风 温 ， 保 证 煤粉水份 在 合 理 范 围 。
