深圳市鑫九节能环保科技有限公司依托中国煤炭科学研究院、湖南大学及复旦大学等科研院所，研究开发的新型节能环保专利产品——“鑫九”牌环保型新型干法水泥专用催化剂，可提高燃煤的热效率；消除窑内还原气氛，消除长厚副窑皮，消除烟室及系统等部位的结皮。
“鑫九”牌环保型新型旋窑专用催化剂是一种清洁生产及改变煤粉燃烧方式的创新型核心技术专利产品，是由改性、催化、离子交换、能量激活、表面活性、助燃、消烟和固氮等十几种高新原料配伍复合而成。它改变了传统的煤粉燃烧方式，通过低温点火、利用能量激活在高温环境下增氧、对灰分进行催化等加速碳粒在高温带的充分燃烧，从而增加了火焰的密度和温度，提高了煤粉的热效率，消除了未燃烬碳粒对窑、炉生产的危害，减少或消除了窑内还原气氛、长厚副窑皮及系统结皮，降低了实物煤耗、系统电耗，实现了节能减排、优质高产。
一、产品表现
产品表现一
现象：水泥窑头火焰长度一般在20m左右，燃烧器外轴（直）流风速一般在180m/s ~ 320m/s，此风速相对于煤粉在火焰长度内的停留时间仅有1/20s ~ 1/10s，若措施不得当将有部分未燃烬的的煤粉碳粒吹到窑尾，造成窑尾温度偏高；窑尾分解炉内为辉焰燃烧，CaCO3的分解形成高浓度的CO2给碳粒的充分燃烧造成困难，分解炉内部分未燃烬的碳粒会被物料裹携到C5筒、下料管、甚至窑尾中继续燃烧。这些情况均会造成煤粉的不充分燃烧，增大煤耗，同时增加系统、烟室结皮和窑尾副窑皮，增高CO含量，还原气氛加重。
解决方案：
1、 低温点火，快速升温：当煤粉喷入窑头或分解炉内时，其温度较低，通常可见黑火头，升温越慢黑火头越长。此时碳粒的燃烧速率取决于化学动力控制，燃烧速率与温度之间成指数递增关系，提高环境温度将提高燃烧速率。因此，及早点火使煤粉周围快速升温，可极大地提高煤粉的化学反应速率、增大挥发分气化率，加速煤粉的迅速燃烧，为煤粉的燃烬创造充分必要的条件。
2、 高温增氧，增加火焰强度：煤粉在窑或炉内属速燃形态，若不能快速燃烬便会在窑尾形成有害的CO，不仅热量损失，还造成窑、炉内的还原气氛危害生产，尤其在火焰的中后部又多为贫氧区，在高速风的作用下大量焦粒夹带其中，此时碳粒的燃烧速率取决于氧的扩散控制，若在此高温环境下增加氧的供应可有效加速C的氧化反应，使火焰强度提高，加速碳粒燃烬。氧化气氛同时，可以抑制硫酸盐的分解，减少SO2、SO3的循环富集。
产品表现二
SiO2、Al2O3的催化：煤灰分中通常SiO2占60%、Al2O3占30%左右。且SiO2、Al2O3与C是相互包裹。SiO2和Al2O3的熔点温度均较高，影响了C的逸出及氧化反应，催化、激活SiO2、Al2O3使之活性加大，可使相互包裹的C更方便的逸出，从而加速了C的氧化反应，加快了煤粉燃烧，灰分中活性加大且洁净的SiO2、Al2O3可充分地与CaO、Fe2O3结合，减少了因含C而带来的还原现象，熟料质量得以提高。
产品表现三
消除窑内长厚副窑皮及烟室、系统等部位的结皮：形成结皮的机理除K、Na、 CL-、S- 的影响外，还与物料在还原气氛下熔点降低有关，但通常是与高温物料在温度变化过程中的冷凝点有关。相同的物料若破坏它在特定部位的冷凝点，就会改善或消除其在原有位置的粘结。产品中添加了相应的稀土微量元素，结合煤粉的充分燃烧、消除还原气氛，改善或消除了窑内长厚副窑皮及烟室、系统等部位的结皮现象。副窑皮的减少相应地降低了窑主电流及电流峰谷，窑运行更加平稳，同时降低了预热器系统压力，减轻了引风机负荷。长厚副窑皮的消除及系统压力的降低为提产创造了空间。
使用前窑筒体扫描图
使用后窑筒体扫描图
“鑫九牌”旋窑催化剂与燃煤一同入窑，按煤磨台时产量的0.25%-0.3%掺入，由小型调速皮带机加入原煤中入磨与煤粉均化。
该产品对以下三种用煤情况收益较为明显：
1. 全无烟煤；
2. 烟煤和无烟煤混烧；
3. 劣质烟煤。
● 产品经济效益计算一
对燃煤采用全无烟煤或劣质烟煤的企业。通过直接降低实物用煤量的方法计算。
减少用煤量×原煤采购价格=收益
此外，全无烟煤企业可以通过调整优质无烟煤和劣质无烟煤比例来降低采购成本，从而获得更大收益。
用煤量明显减少
● 产品经济效益计算二
对烟煤、无烟煤混烧的企业。因烟煤多为外购，成本较高。当地无烟煤价格相对较低，可以通过大幅降低价高的烟煤用量，提高价低无烟煤的用量的方法计算收益。多数企业外购烟煤通常在600元/吨，当地无烟煤在450元/吨，若将比例从7：3调整为3：7则成本变化如下：
燃煤消耗：
70%x600+30%x450=555元/吨 30%x600+70%x450=495元/吨
消耗减少：555-495=60元/吨
催化剂投入成本30元/吨
净收益30元/吨
烟煤无烟煤差价越高，收益越高。
● 产品经济效益计算三
窑系统的改善可相应提高台产。各窑因原有窑况不同提高产量不尽相同，一般在5%左右，对有长厚窑皮的窑在消除后窑主机电流会相应下降。
提产及窑主电流下降均降低了单位电耗，此部分节电也是一部份收益。
三、产品经济效益计算案例
福建龙麟集团是全国水泥重点支持60家之一，原为采用全无烟煤做燃料，当时采购价格为优质无烟煤600元/吨，劣质无烟煤400元/吨，原燃料配比为3：1。
使用我公司旋窑催化剂后，燃料配调整比为1：3，其每消耗一吨燃煤成本前后相差100元/吨，除去催化剂成本30元/吨，净收益为70元/吨。
燃煤消耗成本：
使用前：70%x600+30%x400=550元/吨
使用后：30%x600+70%x400=450元/吨
减少100元/吨
使用后产量提高近5%，窑主机电流有所下降，吨熟料电耗明显下降。在此不详细计算其收益。
四、对企业的建议
目前大多数水泥新型干法生产线为了追求优质、高产、易操控，基本上选择优质烟煤做为燃料，且多为购置山西、内蒙，而一些地方本地区就
有较丰富、质量略差的烟煤或无烟煤。随着能源的紧张、煤炭价格会不断高涨。为了应对水泥市场愈来愈大的竞争，在内部挖潜逐步困难的情况下，降低用煤成本不失为一种选择。
下面从两个方面探讨一下如何降低用煤成本。
1、要正确认识煤的特性
（1）优质烟煤：挥发分高、固定碳高，灰分水分相对较少。此种煤着火温度底，燃烧稳定性高。煤粉燃烧速率高、燃烧充分，窑内无因煤粉不充分燃烧带来的长厚窑皮等，系统稳定，产、质量均较好。不足是价格较高，需降低成本。
（2）劣质烟煤：挥发分适中，灰分较大，此种煤着火点略高，燃烧相对稳定；煤粉燃烧速率低、燃烧不完全。窑内有因煤粉燃烧不完全造成的结圈、长厚窑皮、结蛋、结球等影响产质量的现象。系统相对稳定，产、质量一般。优点是本地煤价格适中。需加强煤粉充分燃烧和改进。
（3）无烟煤：挥发分底，灰分适中。固定碳含量高，水分低。此种煤着火温度高，燃烧不稳定；煤粉燃烧速率低燃烧不完全；后燃现象严重。
窑内有因煤粉燃烧不完全造成的结圈，长厚窑皮，结蛋、结球等影响产质量的现象（比劣质烟煤生产情况要严重）。系统压力偏高，C5物料温度偏高，系统时常不稳。产、质量不高。优点是当地煤矿价格较低。若能保证点火使其充分燃烧，热效率反而要高于同热值烟煤。
2、充分利用烟煤和无烟煤特性，发挥各自优势降低购煤成本。
方案一：优质烟煤+劣质烟煤 利用优质烟煤着火温度低、燃烧稳定的特点，加入性能略差但价格低的劣质烟煤。以优质煤带动劣质煤的充分燃烧，清除因为劣质煤燃烧不充分给窑及系统带来的负面影响。实现降低购煤成本的目的。
方案二：优质烟煤+无烟煤 利用优质烟煤着火温度低、燃烧稳定的特点，加入燃点高、易后燃但价格相对较低的无烟煤。发挥优质烟煤着火、升温快的优点，带动无烟煤的快速燃烧，形成高效率火焰，消除窑及系统内后燃造成的危害。可最大程度地降低购煤成本。
方案三：若有优质无烟煤的地区建议采用全无烟煤煅烧，以进一步降低成本。
在当地有无烟煤的情况下，方案二的综合经济效益要高于方案一，方案三为最优。
作者：赵楠
来源：深圳市鑫九节能环保科技有限公司
