一 前言
無(wú)煙煤的揮發(fā)分較低，比較普通煙煤，起燃點(diǎn)更高、燃盡時(shí)間更長(zhǎng)、固定碳的燃燒更加集中，在水泥熟料煅燒過(guò)程中易出現(xiàn)窯內(nèi)結(jié)圈、結(jié)蛋、長(zhǎng)厚窯皮等現(xiàn)象，給生產(chǎn)帶來(lái)諸多不利，從而嚴(yán)重影響系統(tǒng)的產(chǎn)量和質(zhì)量。一直以來(lái)，如何更好地煅燒無(wú)煙煤是行業(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。
我國(guó)南方地區(qū)某條2500t/d水泥生產(chǎn)線，原來(lái)用普通煙煤進(jìn)行煅燒，使用中材裝備集團(tuán)熱工公司第三代燃燒器已達(dá)6年，總體效果一直不錯(cuò)。客戶(hù)后來(lái)改用無(wú)煙煤，揮發(fā)分由>10%降至2-3%左右，煅燒過(guò)程中就開(kāi)始出現(xiàn)長(zhǎng)窯皮，而且在回轉(zhuǎn)窯25-30米之間經(jīng)常有結(jié)圈。雖然廠家采取措施，加強(qiáng)了對(duì)煤粉細(xì)度的控制，降低煤粉細(xì)度到R0.08<1，使結(jié)圈現(xiàn)象明顯減少，但長(zhǎng)窯皮一直存在，且熟料的燒失量長(zhǎng)期偏高。
綜合分析，這些情況的出現(xiàn)，主要原因是客戶(hù)使用的第三代燃燒器較適用于煅燒普通煙煤，在燃燒無(wú)煙煤時(shí)不適應(yīng)，從而出現(xiàn)煤粉的燃燒速度慢、煤粉的燃盡率低等現(xiàn)象。顯然，在線使用的原型號(hào)燃燒器已不能很好地適應(yīng)后期煤質(zhì)的變化。為此，客戶(hù)在業(yè)內(nèi)人士的建議下更換了燃燒器，選用了中材裝備集團(tuán)熱工公司適用于無(wú)煙煤煅燒的第四代Sinoflame新型大推力燃燒器。
中材裝備熱工分公司針對(duì)無(wú)煙煤開(kāi)發(fā)的大推力燃燒器，結(jié)合熟料在窯內(nèi)煅燒的需求，出口風(fēng)速較高，卷吸高溫二次風(fēng)的能力更強(qiáng)，大幅度提高了無(wú)煙煤的著火速度，縮短了燃盡時(shí)間，使煤粉能在合理的范圍內(nèi)燃盡，且火焰調(diào)節(jié)范圍較寬，窯內(nèi)溫度分布更為合理。
二 Sinoflame型燃燒器簡(jiǎn)述
1 頭部結(jié)構(gòu)
Sinoflame型煤粉燃燒器為四風(fēng)道結(jié)構(gòu)型式(頭部結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，)。風(fēng)道順序?yàn)?由外至內(nèi))：冷卻風(fēng)、軸流風(fēng)、煤風(fēng)、 旋流風(fēng)(圖2為Sinoflame燃燒器全貌)。
?圖2 Sinoflame燃燒器全貌
2 基本原理及特點(diǎn)
2.1 通過(guò)煤管頭部各主風(fēng)道的合理匹配設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)噴煤管頭部較大的負(fù)壓卷吸區(qū)，可有效的卷吸高溫二次風(fēng)，確保窯頭煤粉的穩(wěn)定燃燒。
2.2 冷卻風(fēng)道可有效防止燃燒器的頭部磨損及保持一定形狀的火焰，防止出現(xiàn)局部高溫及燒損窯皮。
2.3 Sinoflame型燃燒器由于通道風(fēng)速較高，燃燒器的推力達(dá)1500 m/s.%以上，可滿足各種燃料的充分燃盡，對(duì)提高劣質(zhì)煤的利用十分有利。
3 Sinoflame燃燒器各風(fēng)道壓力參數(shù)
軸流風(fēng)風(fēng)道壓力：50Kpa～80 Kpa
旋流風(fēng)風(fēng)道壓力：15Kpa～30 Kpa
冷卻風(fēng)風(fēng)道壓力：0.5Kpa～1Kpa
冷卻點(diǎn)火油管風(fēng)道：保持閥門(mén)開(kāi)度在10～20%之間。
三 該生產(chǎn)線煤粉、熟料控制及風(fēng)機(jī)配置情況表
入窯煤粉的工業(yè)分析
四 Sinoflame燃燒器在線調(diào)試過(guò)程
1 點(diǎn)火升溫
1.1 Sinoflame燃燒器的定位
原來(lái)的燃燒器定位在中心位置，但沒(méi)有進(jìn)行中心打點(diǎn)，只是以安裝燃燒器時(shí)的水平定位為基準(zhǔn)。因此，這次投料對(duì)燃燒器的徑向位置的調(diào)整就以水平中心定位為原始點(diǎn)。
1.2 點(diǎn)火升溫過(guò)程中的火焰控制
點(diǎn)火升溫的過(guò)程和使用其它類(lèi)型的燃燒器基本相同，即遵循漸進(jìn)、緩慢加風(fēng)的原則。對(duì)于Sinoflame燃燒器而言，一般情況下開(kāi)始升溫時(shí)軸流風(fēng)風(fēng)壓10000Pa、旋流風(fēng)風(fēng)壓3000Pa左右，但前提是不能滅火。隨著窯內(nèi)溫度逐漸升高，軸流風(fēng)和旋流風(fēng)風(fēng)壓也逐漸升高并且注意它們之間的匹配。到投料前一般加到常規(guī)的、正常的使用風(fēng)壓，可以控制在軸流風(fēng)壓70000Pa、旋流風(fēng)壓20000Pa左右，也可以比正常壓值偏低控制。
1.3 無(wú)煙煤的點(diǎn)火升溫時(shí)間控制
無(wú)煙煤的點(diǎn)火升溫過(guò)程一般都要求時(shí)間短，目的是為了防止升溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成窯內(nèi)形成煤粉圈，預(yù)熱器、煙室內(nèi)長(zhǎng)結(jié)皮等問(wèn)題，所以快速升溫對(duì)無(wú)煙煤來(lái)說(shuō)也有一定必要性。
升溫過(guò)程中在油、煤混燃時(shí)，Sinoflame燃燒器表現(xiàn)出比其它類(lèi)型燃燒器更穩(wěn)定、燃燒更好的優(yōu)勢(shì)。因此，加煤的時(shí)間可以提前，加煤的數(shù)量也可相應(yīng)加大，這本身既可省油，又可縮短升溫時(shí)間。但因?yàn)檩o機(jī)設(shè)備故障，本次升溫過(guò)程距投料10個(gè)小時(shí)，時(shí)間比較長(zhǎng)，否則投料時(shí)間可以大大提前到 8小時(shí)左右。
2 投料初期的煅燒操作
初期投料時(shí)燃燒器的軸流風(fēng)風(fēng)壓調(diào)到70000Pa、旋流風(fēng)風(fēng)壓調(diào)到20000Pa，保持這樣的常規(guī)風(fēng)壓先煅燒一個(gè)班次，觀察煅燒情況。因?yàn)閯傞_(kāi)窯，產(chǎn)量、二次風(fēng)溫比較低，而且原來(lái)窯內(nèi)有一定長(zhǎng)度和厚度的窯皮，所以這個(gè)風(fēng)壓的真實(shí)效果還不能過(guò)早的進(jìn)行定論。
2.1 初期投料后使用Sinoflame燃燒器的效果跟蹤
2.1.1 熟料情況
熟料外觀顏色好、沒(méi)有黃芯、比較致密，游離鈣全部合格，唯一一點(diǎn)不足就是熟料的粒度有點(diǎn)偏大，而且全部是很圓的顆粒。結(jié)合窯皮狀況分析是因?yàn)橐合喑霈F(xiàn)太早，窯皮太長(zhǎng)造成的。因?yàn)樵狭⒛ス收项l繁導(dǎo)致生料庫(kù)存較低，窯系統(tǒng)在中等產(chǎn)量下運(yùn)行，二次風(fēng)溫比較低，一般1000℃左右，這是造成火焰拉長(zhǎng)的主要原因。
2.1.2 窯皮情況：
投料運(yùn)行2個(gè)班次后，窯內(nèi)窯皮變化不大，燒成帶較長(zhǎng)，從筒體掃描儀上看大約25米左右，窯皮比較平整，而且厚度不厚，燒成帶筒體溫度250℃左右，沒(méi)有高溫點(diǎn)出現(xiàn)，總的來(lái)看后邊的窯皮沒(méi)有大量脫落。(見(jiàn)圖3 筒體溫度照片)
圖3 筒體溫度照片
3 使用Sinoflame燃燒器后的第一次操作調(diào)整
因該客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)使用的是揮發(fā)分3%左右的無(wú)煙煤，結(jié)合熟料結(jié)粒偏大、燒成帶較長(zhǎng)、而且筒體也無(wú)高溫點(diǎn)出現(xiàn)這些情況，公司技術(shù)人員指導(dǎo)中控操作員重新調(diào)整風(fēng)壓：軸流風(fēng)調(diào)至80000Pa、旋流風(fēng)調(diào)至23000Pa。通過(guò)使用比較高的風(fēng)壓達(dá)到收攏火焰的目的，以期熟料結(jié)粒有所改善、二次風(fēng)溫有所提高，窯內(nèi)窯皮能夠縮短。
3.1 操作調(diào)整后的效果跟蹤：
3.1.1 熟料情況
上述操作參數(shù)調(diào)整后，熟料游離鈣全部合格，沒(méi)有什么變化;熟料結(jié)粒偏大的現(xiàn)象得到根本改善，而且熟料很致密，同時(shí)熟料的燒失量也降低到0.5左右;二次風(fēng)溫有所升高，因原料庫(kù)存偏少窯產(chǎn)量沒(méi)有滿負(fù)荷，二次風(fēng)溫在1050℃左右。
3.1.2 窯皮情況
(1)、窯皮發(fā)生了很大的變化，后邊的窯皮大量的垮掉，窯皮真正開(kāi)始更替;(2)、燒成帶大約16米左右，燒成帶筒體溫度在270℃左右，沒(méi)有出現(xiàn)高溫點(diǎn);(3)、過(guò)渡帶溫度平均在340℃左右。
為了降低整體過(guò)渡帶溫度，公司技術(shù)人員與客戶(hù)協(xié)商將燃燒器位置下調(diào)20mm左右，正待觀察調(diào)整效果時(shí)，生料庫(kù)底輸送系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題，于是被迫止料停窯(此時(shí)筒體掃描儀和現(xiàn)場(chǎng)已沒(méi)有對(duì)應(yīng)關(guān)系，筒體溫度只能現(xiàn)場(chǎng)使用測(cè)溫槍點(diǎn)射測(cè)溫)。
4 使用Sinoflame燃燒器后的第二次操作調(diào)整
應(yīng)客戶(hù)要求，對(duì)燃燒器的操作參數(shù)再次進(jìn)行調(diào)整。這是因?yàn)楦G內(nèi)耐火磚已經(jīng)到檢修周期，尤其是過(guò)渡帶的襯磚在當(dāng)時(shí)已經(jīng)很薄了，加之這次投料后設(shè)備運(yùn)行問(wèn)題較多，導(dǎo)致窯系統(tǒng)沒(méi)有連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，頻繁的止料停窯，對(duì)窯襯損傷很大。最后決定把燒成帶延長(zhǎng)，使目前的過(guò)渡帶變?yōu)闊蓭В瑨焐戏€(wěn)定窯皮以保護(hù)窯襯。因此，把軸流風(fēng)風(fēng)壓調(diào)到70000Pa、旋流風(fēng)調(diào)到18000Pa左右。
4.1 二次調(diào)整后的效果跟蹤
第二次操作參數(shù)調(diào)整后，窯皮發(fā)生很大變化。窯皮掛到25米左右，燒成帶溫度在250℃左右，過(guò)渡帶溫度也降到320℃左右，筒體溫度整體大大降低。
5 對(duì)客戶(hù)的幾點(diǎn)建議：
(1) 因?yàn)槭褂脽o(wú)煙煤，雖然已經(jīng)把煤粉細(xì)度控制得很細(xì)了，但對(duì)風(fēng)壓的控制上還是以偏大控制為好，同時(shí)要注意燒成帶的高溫點(diǎn)和過(guò)渡帶的筒體溫度。
(2) 如使用高風(fēng)壓時(shí)，火焰活力會(huì)相對(duì)集中。這時(shí)為了保證筒體溫度，燃燒器位置根據(jù)長(zhǎng)期使用情況可考慮位于偏料、偏下約50mm左右。
(3) 考慮到耐火磚最薄的地方在21米左右，目前的窯皮太長(zhǎng)，對(duì)于熟料的煅燒質(zhì)量沒(méi)有任何好處。所以根據(jù)窯皮的發(fā)展情況，下一步操作時(shí)還是要緩慢的把風(fēng)壓提起來(lái)，使窯皮掛到21米左右最好。這樣既可適當(dāng)壓縮燒成帶，又可保護(hù)窯襯，最主要可防止后面冷圈出現(xiàn)，畢竟現(xiàn)場(chǎng)使用的是揮發(fā)分很低的無(wú)煙煤。
五 Sinoflame燃燒器使用后效果
在使用中材裝備集團(tuán)新一代Sinoflame型大推力燃燒器后，該生產(chǎn)線各相關(guān)生產(chǎn)指標(biāo)均有明顯改善，窯臺(tái)時(shí)產(chǎn)量、熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗、熟料燒失量、窯皮狀況(特別是長(zhǎng)窯皮情況)都大有好轉(zhuǎn),窯的熱工制度相對(duì)比較穩(wěn)定，客戶(hù)非常滿意。具體熟料產(chǎn)、質(zhì)量情況如下：
1 窯臺(tái)時(shí)產(chǎn)量及煤耗：因燃燒器煅燒能力提高，窯皮情況改善，熟料平均臺(tái)時(shí)產(chǎn)量比以前提高7t/h左右，隨之煤耗有所降低。
2 熟料3天強(qiáng)度：從原來(lái)的平均31MPa提升到33MPa左右。
3 熟料28天強(qiáng)度：從原來(lái)的平均56MPa提升到57MPa左右。
4 熟料燒失量：由原來(lái)的0.8左右降到0.5以下。
結(jié)語(yǔ)
從這個(gè)現(xiàn)場(chǎng)燃燒器的調(diào)整操作過(guò)程來(lái)看，Sinoflame燃燒器在對(duì)無(wú)煙煤的適應(yīng)方面、操作參數(shù)的調(diào)整方面、火焰強(qiáng)度的控制方面，確實(shí)表現(xiàn)優(yōu)異。鑒于此，客戶(hù)在新建3500t/h生產(chǎn)線上也選用我公司新型燃燒器，且使用效果良好。
