替代燃料对水泥窑运行可靠性、热耗、产量的影响有多大？

    替代燃料的使用会对水泥窑的运行产生影响，这一观点已经被广泛接受了。那么该影响具体有多大呢？

    Michael Clark通过对Whitehopleman水泥工业基准数据库中超过500条水泥生产数据，分析了替代燃料的使用对于窑系统热耗、熟料产量、系统可靠性等的影响。

1. 对系统运行稳定性的影响

    通过对一段时期内窑运行时间除以总停窑次数，以获得 两次停窑期间平均停窑间隔时间（MTBS） 。通过对替代燃料TSR＞30%和所有回转窑这两种类型的厂家MTBS对比，来分析替代燃料对水泥窑运行稳定性的影响。 MTBS越大，表明两次停窑期间正常运行的时间越长，系统运行越稳定 。替代燃料对于MTB的影响如图1所示。

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     从图1可以看出，对于TSR＞30%的回转窑其MTBS最大为720 h，对于所有回转窑来说MTBS最大为880 h，替代燃料使用对于最大MTBS有一定影响。对于下四分位数（即数据集中25%的数据低于该值），TSR＞30%的回转窑表现显著更差，MTBS仅为40 h，而所有回转窑下四分位数（即数据集中75%的数据）低于该值MTBS可达到80 h，是前者的2倍。不过，TSR＞30%的回转窑上四分位数的MTBS表现更好。从平均MTBS来看，TSR＞30%的回转窑表现略差；对于最糟糕的情况，所有回转窑中MTBS最低仅为10 h（着实令人震惊），较TSR＞30%的回转窑还要更差。

    总体来看，替代燃料使用（TSR＞30%）会降低系统运行稳定性约12% 。这也是可以遇见到的，因为替代燃料的使用意味着更多的输送设备，其潜在的失效可能引起停窑；带入系统更多的挥发性元素，如氯意味着预热器堵塞、结圈形成概率更大，这均会导致更为频繁的停窑。

2. 对熟料产量的影响

    由于不同窑型对熟料产量的影响巨大，在此作者仅 考虑了预分解窑 ，熟料产量采用容积产量来表示， 即每天熟料产量除以回转窑容积，tpd/m3 。替代燃料使用对于熟料产量的影响如图2所示。

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    如图2所示，对于TSR＞30%的预分解窑，其表现最好的、上四分位数、平均数、下四分位数分别只有所有预分解窑的68%、96%、93%和97%。所有预分解窑中表现最差的生产线甚至比TSR＞30%的预分解窑最差表现还糟糕。

    考虑熟料产量受到了生料易烧性较大影响，将表现最糟糕和最好的数据剔除，则 替代燃料使用（TSR＞30%）会降低熟料产量约4%-5% 。这也是合理的，因为替代燃料通常具有更高的水分含量，意味着单位熟料的烟气量更大，从而损害熟料产量。除此，也需要考虑替代燃料引起的停窑次数增加对产量的不利影响。

3.对系统热耗的影响

     替代燃料的使用虽然有助于降低化石燃料消耗，但由于替代燃料使用时单位熟料更大的烟气量及由此带出更高的热损失，替代燃料的使用往往会增加系统热耗。作者对比了使用替代燃料与否对预分解窑热耗的影响，如图3所示。

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    与所有预分解窑相比，对于TSR＞30%的预分解窑，其表现最好的、上四分位数、平均值的单位熟料热耗分别偏高了14%、12%、8%，上四分位数则表现相近，表现最糟糕的甚至还偏低8%。考虑热耗受到了原料较大影响，而表现最差的生产厂家往往能源成本很低，企业对使用替代燃料、降低热耗并不关心，因此剔除掉表现最好和表现最差的两组数据，则 使用替代燃料（TSR＞30%）会导致单位熟料热耗增加约6%-7%。

    除了更大的烟气带走热损失外，停窑次数增加同样会影响到单位熟料热耗。同事，替代燃料往往热值更低，意味着想获得更加集中的烧成带温度难度更大。

    上述分析仅是作者基于Whitehopleman数据库开展的，虽然没有标注替代燃料的种类，但仍可以清楚看出来替代燃料使用对于系统运行稳定性、熟料产量、系统热耗的影响。企业在考虑使用替代燃料时，必须考虑到这些因素及其对生产成本的影响。

    不过以上分析均针对的是TSR＞30%的厂家，目前我国水泥企业极少有超过30%的TSR，相对来说影响可能不会像上面说的这么大；不过，我们国家使用的替代燃料品质相对更差，有可能在TSR不高时对水泥窑的影响也比较大（如生活垃圾中高水分含量使得系统热耗增加很多）。

参考文献：Michael Clark. Impact of alternative fuels [J]. International cement review, 2017(03)