羅衛(wèi)洪，李寧，王文清，胡　龍

低熱值無(wú)煙煤在15001500t/dt/d生產(chǎn)線上成功煅燒

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羅衛(wèi)洪11，李寧22，王文清22，胡龍22

1　概述

湖南永州蓮花水泥有限責(zé)任公司目前有兩條水泥生產(chǎn)線，1線于2007年底投產(chǎn)，設(shè)計(jì)產(chǎn)量1500t/d，2線于2011年初投產(chǎn)，設(shè)計(jì)產(chǎn)量3200t/ d。其中1線自投產(chǎn)以來(lái)始終無(wú)法適應(yīng)低熱值煤的煅燒，長(zhǎng)期使用24244～25080kJ/kg熱值的煤粉，2線則使用21318～21736kJ/kg熱值的煤粉。1線的燃料成本與系統(tǒng)熱耗比2線高，給公司的統(tǒng)一生產(chǎn)管理以及原燃料采購(gòu)帶來(lái)了困難。如何實(shí)現(xiàn)兩條生產(chǎn)線的煤粉共用是公司長(zhǎng)期致力解決的問(wèn)題。2013年7月份湖南永州蓮花水泥有限責(zé)任公司對(duì)1線窯頭燃燒器進(jìn)行了改造，開(kāi)始使用中材裝備集團(tuán)有限公司熱工分公司針對(duì)無(wú)煙煤而開(kāi)發(fā)的最新型大推力、雙旋流燃燒器，其型號(hào)為SKBS170-A。使用后改善效果明顯，燃燒器完全能適應(yīng)低熱值純無(wú)煙煤的煅燒，解決了長(zhǎng)期困擾公司的難題，也是2000t/d以下生產(chǎn)線應(yīng)用劣質(zhì)無(wú)煙煤煅燒的一個(gè)成功范例。

表1　一次風(fēng)機(jī)情況

2　大推力、雙旋流燃燒器簡(jiǎn)介

中材裝備集團(tuán)有限公司熱工分公司的大推力、雙旋流燃燒器由兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)供風(fēng)，現(xiàn)場(chǎng)使用一次風(fēng)機(jī)情況見(jiàn)表1。

燃燒器頭部（見(jiàn)圖1）風(fēng)道順序從外到內(nèi)依次為軸流風(fēng)、外旋流風(fēng)、煤風(fēng)、內(nèi)旋流風(fēng)，各風(fēng)道的作用分別如下：

軸流風(fēng)：布置于最外圈，通過(guò)16個(gè)小孔噴射而出，設(shè)計(jì)風(fēng)速300m/s，提供噴射氣流的軸向速度，具有低風(fēng)量、高風(fēng)速、高動(dòng)量的特點(diǎn)，能更大程度地卷吸高溫二次風(fēng)。對(duì)于收攏火焰形狀、增強(qiáng)火焰強(qiáng)度及剛度有顯著作用。

實(shí)際使用時(shí)軸流風(fēng)閥門保持全開(kāi)。

外旋流風(fēng)：布置于軸流風(fēng)道內(nèi)側(cè)、煤風(fēng)道外側(cè)，通過(guò)燃燒器頭部的燃旋流葉片裝置噴射而出，設(shè)計(jì)風(fēng)速150m/s，提供噴射氣流的切向速度，對(duì)于卷吸高溫二次風(fēng)也有很大作用，增大外旋流風(fēng)時(shí)可使火焰短而粗，因此在使用高外旋流風(fēng)配置時(shí)需密切關(guān)注回轉(zhuǎn)窯筒體溫度，防止局部溫度過(guò)高。

圖1　燃燒器頭部結(jié)構(gòu)

外旋流風(fēng)的設(shè)計(jì)，主要作用是打散煤粉，使煤粉迅速和高溫二次風(fēng)充分混合，強(qiáng)烈燃燒。

煤風(fēng)：環(huán)向出風(fēng)口結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)風(fēng)速25m/s，起輸送煤粉的作用。

內(nèi)旋流風(fēng)：布置于煤風(fēng)道內(nèi)側(cè)，也通過(guò)燃燒器頭部的旋流葉片裝置噴出，設(shè)計(jì)風(fēng)速150m/s，主要作用是繼續(xù)強(qiáng)化打散煤粉，并在燃燒器頭部區(qū)域形成負(fù)壓回流區(qū)，使高溫?zé)煔饣亓?，煤粉繼續(xù)快速著火燃燒，形成穩(wěn)定的火焰。內(nèi)旋流風(fēng)增強(qiáng)了煤粉在燃燒過(guò)程中的再循環(huán)，降低了煤粉燃燒中的局部缺氧，對(duì)于降低NOx生成有顯著作用。

內(nèi)旋流風(fēng)同外旋流風(fēng)一樣，均提供氣流噴射的切向速度，增大內(nèi)旋流風(fēng)時(shí)可使火焰短而粗，系統(tǒng)燒成帶溫度提高。因此，生產(chǎn)中在提高內(nèi)旋流風(fēng)的同時(shí)，也需密切關(guān)注回轉(zhuǎn)窯筒體溫度。

通過(guò)這四個(gè)主通道的合理匹配設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)燃燒器頭部較大的負(fù)壓卷吸區(qū)，可有效卷吸高溫的二次風(fēng)，確保窯頭煤粉的穩(wěn)定著火燃燒，同時(shí)燃燒器頭部的攏煙罩能保持回轉(zhuǎn)窯內(nèi)良好的火焰形狀，提高煤粉燃盡率，避免出現(xiàn)局部高溫?zé)龘p窯皮。燃燒器出口風(fēng)速較高，推力可達(dá)1500m/s.%，可確保劣質(zhì)無(wú)煙煤的充分燃盡，同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)風(fēng)速所需的一次風(fēng)量約7%，在降低熱耗的同時(shí)也可降低了系統(tǒng)NOx的生成量。

表2　燒成系統(tǒng)配置

表3　熟料控制率值

表4　目前參數(shù)控制

3　燒成系統(tǒng)配置及目前參數(shù)控制

燒成系統(tǒng)配置、熟料控制率值以及目前參數(shù)控制見(jiàn)表2、3、4。

表5　出磨煤粉工業(yè)分析對(duì)比

表6　生產(chǎn)情況對(duì)比

4　改造前后效果對(duì)比

1線以前使用的是揚(yáng)州某公司的燃燒器，使用期間熱耗偏高，無(wú)法煅燒低熱值的煤粉。自7月份對(duì)窯頭燃燒器進(jìn)行改造，并配合以上工藝控制參數(shù)，目前窯況、產(chǎn)質(zhì)量都很穩(wěn)定。表5、表6分別為窯頭燃燒器改造前后的煤粉情況和生產(chǎn)情況。

窯頭燃燒器改造之后，窯內(nèi)熱力分布更加合理，窯皮分布平整均勻，窯內(nèi)無(wú)結(jié)圈、結(jié)蛋、長(zhǎng)厚窯皮現(xiàn)象。改造前后的窯皮情況見(jiàn)圖2、3。

圖2　改造前窯皮分布情況

圖3　改造后窯皮分布情況

5　結(jié)語(yǔ)

低熱值無(wú)煙煤的煅燒在生產(chǎn)過(guò)程中易造成窯內(nèi)結(jié)圈、結(jié)蛋、長(zhǎng)厚窯皮現(xiàn)象，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的產(chǎn)量和質(zhì)量，給生產(chǎn)帶來(lái)諸多不利。這種現(xiàn)象在2000t/d以下的生產(chǎn)線上表現(xiàn)尤為突出。如何實(shí)現(xiàn)在小規(guī)模生產(chǎn)線上煅燒低熱值無(wú)煙煤一直是行業(yè)內(nèi)很多設(shè)計(jì)院、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)以及水泥集團(tuán)等研究的方向。從劣質(zhì)無(wú)煙煤的燃燒特性分析，煤粉起燃點(diǎn)更高、燃盡時(shí)間更長(zhǎng)、固定碳的燃燒更加集中。結(jié)合熟料在窯內(nèi)煅燒的需求，煤粉必須能在合理的范圍內(nèi)燃盡，且溫度分布要合適?；鹧孢^(guò)長(zhǎng)、過(guò)短對(duì)燒成系統(tǒng)控制、熟料質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生不利的影響。

中材裝備集團(tuán)有限公司熱工分公司針對(duì)劣質(zhì)煤開(kāi)發(fā)的大推力、雙旋流燃燒器，其設(shè)計(jì)原理更加合理，火焰調(diào)節(jié)范圍較寬，出口風(fēng)速較高，卷吸高溫二次風(fēng)的能力更強(qiáng)，從而大幅度提高了劣質(zhì)煤粉的著火速度，縮短了燃盡時(shí)間，我廠的生產(chǎn)實(shí)踐也證實(shí)了這一點(diǎn)。

蓮花水泥1500t/d生產(chǎn)線上低熱值無(wú)煙煤的成功煅燒，在小規(guī)模生產(chǎn)線煅燒劣質(zhì)煤方面樹(shù)立了榜樣，同時(shí)也為劣質(zhì)煤在水泥煅燒上的廣泛推廣奠定了基礎(chǔ)。

TQTQ172172..622622..2929文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：BB

10011001--61716171（20152015）0101--01030103--0202

通訊地址：1湖南永州蓮花水泥有限責(zé)任公司，湖南永州425600；2中材裝備集團(tuán)有限公司熱工分公司，天津300400；

2014-05-11；編輯：呂光