大推力燃燒器應(yīng)用于劣質(zhì)煤燃燒的生產(chǎn)實(shí)踐

劉萬平，李寧，吳偉方，董蕊

水泥生產(chǎn)用燃料的燃燒特性對(duì)水泥熟料的產(chǎn)質(zhì)量有較大的影響。劣質(zhì)煤通常是指高水分、低熱值的褐煤和低揮發(fā)分、低熱值的無煙煤，褐煤起燃點(diǎn)較低，燃盡時(shí)間較短，燃燒器需要集中控制火焰的高溫區(qū)；無煙煤起燃點(diǎn)較高，火焰偏長，燃燒無煙煤時(shí)燃燒器需要控制偏窯頭方向火焰的高溫點(diǎn)。劣質(zhì)煤不同燃燒器采用的配風(fēng)方案也不同。通過對(duì)燃燒器煤粉的燃燒速率與燃燒沖量進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，可使窯內(nèi)火焰的溫度分布更加合理，從而滿足熟料煅燒的需要。

1 大推力燃燒器的結(jié)構(gòu)及性能

長興南方水泥有限公司使用的大推力燃燒器由兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)供風(fēng)，其軸流風(fēng)和旋流風(fēng)單獨(dú)控制，通過對(duì)不同風(fēng)道的風(fēng)速和風(fēng)量進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)，可以得到更加合理的火焰燃燒形狀。

燃燒器頭部結(jié)構(gòu)如圖1所示，風(fēng)道從外到內(nèi)依次為冷卻風(fēng)、軸流風(fēng)、煤風(fēng)、旋流風(fēng)風(fēng)道。通過對(duì)以上風(fēng)道的合理設(shè)計(jì)，可使燃燒器頭部有較大的負(fù)壓卷吸區(qū)，可有效卷吸高溫二次風(fēng)，確保窯頭煤粉燃燒穩(wěn)定。燃燒器最大推力可達(dá)1 800m/s·%，可確保劣質(zhì)煤燃盡。

燃燒器頭部采用可拆卸螺紋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于頭部備件的更換。煤粉通道耐磨層采用特殊堆焊工藝加工制造，增加了燃燒器的整體使用壽命。耐磨件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2 應(yīng)用于低熱值無煙煤燃燒

2.1 現(xiàn)場(chǎng)概況

湖南某水泥生產(chǎn)線設(shè)計(jì)產(chǎn)能1 500t/d，主要燃料為熱值較低無煙煤，窯內(nèi)易結(jié)圈、結(jié)蛋，嚴(yán)重影響了熟料正常生產(chǎn)，經(jīng)研究，決定采用大推力燃燒器進(jìn)行改造。表1為湖南某水泥生產(chǎn)線基本生產(chǎn)參數(shù)。

2.2 改造效果

改造前窯系統(tǒng)熱耗偏高，無法使用低熱值無煙煤煅燒熟料，應(yīng)用大推力燃燒器改造后，半年多來，窯內(nèi)熱力分布更加合理，窯皮分布平整均勻，窯內(nèi)無結(jié)圈、結(jié)蛋、長厚窯皮現(xiàn)象，產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定。改造前后煤粉工業(yè)分析對(duì)比數(shù)據(jù)見表2，生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比見表3。

2.3 低熱值無煙煤燃燒特性分析

圖1 燃燒器頭部結(jié)構(gòu)

圖2 耐磨件結(jié)構(gòu)

表1 湖南某水泥生產(chǎn)線基本生產(chǎn)參數(shù)

表2 煤粉工業(yè)分析對(duì)比

表3 生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比

表4 煤粉工業(yè)分析

表5 基本生產(chǎn)參數(shù)

表6 生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比

低熱值無煙煤的煅燒易造成窯內(nèi)結(jié)圈、結(jié)蛋、長厚窯皮，嚴(yán)重影響窯系統(tǒng)的產(chǎn)質(zhì)量，給生產(chǎn)運(yùn)行帶來諸多不便。劣質(zhì)無煙煤煤粉起燃點(diǎn)更高、燃盡時(shí)間更長、固定碳的燃燒更加集中，因此，燃燒器必須擁有較高的出口風(fēng)速，能有效卷吸高溫二次風(fēng)，才能大幅提高煤粉的著火速率，縮短燃盡時(shí)間。

3 應(yīng)用于低熱值褐煤燃燒

3.1 現(xiàn)場(chǎng)概況

緬甸某水泥廠海拔900m，回轉(zhuǎn)窯規(guī)格φ4.8m×74m，使用的燃料是當(dāng)?shù)氐暮置?，其煤質(zhì)較差、發(fā)熱量較低，煤粉燃燒速率較快，窯內(nèi)溫度不夠集中，窯況較弱、抗原料波動(dòng)性較差，對(duì)整個(gè)燒成系統(tǒng)的產(chǎn)質(zhì)量都產(chǎn)生了較大的影響。其煤粉工業(yè)分析見表4，基本生產(chǎn)參數(shù)見表5。

3.2 改造效果

針對(duì)該生產(chǎn)線的特點(diǎn)，經(jīng)研究，決定應(yīng)用大推力燃燒器進(jìn)行改造，增加一次風(fēng)設(shè)計(jì)量，調(diào)整軸流風(fēng)和旋流風(fēng)的比例，在風(fēng)速不變的同時(shí)增加火焰整體的沖量，以適應(yīng)褐煤的煅燒。改造后，經(jīng)過3個(gè)月的生產(chǎn)運(yùn)行，窯系統(tǒng)產(chǎn)質(zhì)量較之前均有顯著提高。改造前后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比見表6。

3.3 褐煤的燃燒特性分析

褐煤的起燃點(diǎn)較低、燃燒速率較快，窯內(nèi)熱力負(fù)荷較低。理論上褐煤的內(nèi)水每增加1%，火焰溫度就會(huì)下降10℃～15℃，因此該生產(chǎn)線的火焰溫度較其他生產(chǎn)線低約200℃～300℃。另外，褐煤固定碳含量低使得熟料產(chǎn)量相同的情況下，煤粉的使用量大增，燃燒所需的一次風(fēng)量也會(huì)增加。實(shí)踐表明，通過合理設(shè)計(jì)燃燒器，燃用褐煤的水泥生產(chǎn)線也可顯著提高產(chǎn)質(zhì)量。

4 結(jié)語

常規(guī)的燃燒器設(shè)計(jì)難以滿足特殊煤粉的燃燒需求，不同的劣質(zhì)煤應(yīng)有不同的水泥熟料煅燒方案，只有做到“一煤一設(shè)計(jì)”才能真正發(fā)揮大推力燃燒器的潛能。