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        5000 t/d燒成系統窯頭燃燒器的優化改造

        2022-04-02

        5000 t/d燒成系統窯頭燃燒器的優化改造                

        吳敬   蔡長明  盧培林

        襄陽中和機電技術有限公司(武漢)技術研發中心,湖北 武漢  430070


        0 引言

        回轉窯燃燒器是燒成系統很關鍵的熱工設備,它不僅關系到窯系統的熱耗及產量,還對熟料質量產生影響。目前全世界工業燃燒器的種類繁多,在性能上各有特點,在質量上良莠不齊。對于熟料煅燒來說,一臺性能優越的燃燒器首先要能產生足夠高的火焰溫度,以便煅燒出高質量的熟料;其次要求火焰峰值溫度穩定,以保持窯皮穩定,不結厚窯皮,不結圈,窯尾不長副窯皮,延長耐火磚的使用壽命;還要求火焰形狀調節靈活,保證燃料燃燒速度和燃盡率,減少窯尾C0的生成量;同時燃燒器設計時合理降低一次風量,以降低熱耗提高產質量以及減少NOx的排放。以上要求是當前水泥企業對窯頭燃燒器性能的基本要求。近年來,中和機電秉承 “一煤一設計,一窯一修正” 的燃燒器設計原則,在相應理論的指導下成功研制的SR系列低氮燃燒器,在一次次現場使用中得到客戶認可。

        重慶某特種水泥公司 5000 t/d水泥生產線在運行中,火焰偏軟,熟料結粒差,二次風溫低,熟料強度偏低。經論證認為,問題出在燃燒器結構上。襄陽中和機電技術有限公司(以下簡稱中和機電)應邀對原燃燒器結構進行優化和改造。

        1 、改造前的基本情況

        重慶某特種水泥公司(以下簡稱某公司)擁有一條5 000 t/d 預分解窯水泥生產線,回轉窯規格Φ4.8 m×74m,雙系列預熱器帶管道式分解爐系統,回轉窯一直使用某品牌的煤粉燃燒器,現場風機配置以及煤質情況如表1,煤粉工業分析見表2。

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        2、 存在問題的原因分析

        (1)對原燃燒器類型的分析。從表1、2可以看出原燃燒器屬于高風量、低風壓、高沖量型。此類型燃燒器適用于煤質較好,揮發分高,灰分低,發熱量高的煙煤,煤質一旦發生變化,熱值低,細度粗,水分大時極易出現煤粉燃燒速度慢,粗顆粒產生沉降,造成燒成帶末端易結厚窯皮易結圈,主窯皮不平整。

        (2)對原燃燒器結構的分析。原燃燒器軸流風和旋流風在出口處混合(結構圖略),煤粉通道在軸流風、旋流風內側,影響了煤粉與高溫二次風的混合速率,影響了煤粉的燃燒速度和燃盡率,易造成火焰熱力強度不足,火力不集中,火焰偏軟頂料能力差,高產時燒成溫度不夠,熟料質量差,結粒偏細小,造成出窯熟料溫度低,二、三次風溫低,不僅影響窯內煤粉的燃燒效率,對分解爐的煤粉燃燒效果也產生影響。

         

        3、采取的措施   

        “工欲善其事,必先利其器”,根據中和機電燃燒器設計理念,結合現場風機配置情況經與業主技術人員共同論證,決定對原燃燒器進行結構優化和技改升級。我們的技改路線是:增加單獨的旋流風通道,使得煤粉通道位于旋流風通道外側,提高旋流強度,提高火焰熱力強度,提高火焰剛性以及頂料能力,提高煤粉的燃燒速度和燃盡率。具體技術細節,詳細介紹如下。

        (1)軸流風開孔截面積。按照該窯的實際較高臺時產量,頭煤用量和煤質經驗公式并參考二次風溫,小于1050℃時截面積減少5%-10%,劣質煤和無煙煤軸流風的表壓比一般的煙煤高4-5kPa。

        (2)旋流風的截面積。一般按照軸流風截面積的70%-80%設計,以火焰收斂性好,旋流風壓力同時可以達到36-45kPa為宜。

        (3)旋流器角度以及旋流數。中和機電秉承 “一煤一設計,一窯一修正” 的燃燒器設計原則,旋流器角度根據煤質情況以及窯的旋轉方向從而確定角度和旋向,煙煤比無煙煤和劣質煤角度稍小。計算旋流數時要考慮葉片的阻塞系數,按中和機電的實際運行值在0.66-0.90之間,盡量不超過1.2。

        (4)中心風。窯內要求火焰溫度較高,中心風孔板的結焦可能性大,可以適當加大中心風的截面積。

        (5)一次風比率。煙煤一次風比率(含煤風)按照12%-13%,無煙煤和劣質煤10%-12%。

        (6)燃燒器火焰推力。燃燒器火焰推力大,風煤混合好,煤粉燃燒速度快燃盡率高,火焰推力7-12N/MW比較適宜。技改后燃燒器頭部結構參數與原燃燒器對比情況列入表3,結構比較見圖1、圖2。

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        圖1  原燃燒器  

         

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        圖2 SR低氮燃燒器 

        4、應用效果

        按擬定技術路線優化改造的燃燒器于2021年7月投入使用,窯系統運行穩定,熟料產量有所提高,熟料強度提高≥1MPa,噸熟料標煤耗下降1kg;熟料結?;揪R致密,無嚴重分級現象,二次風溫提高約50℃以上(見表4)。

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        5、結束語

        根據中和機電燃燒器設計理念優化改造的窯頭燃燒器,已具備SR系列低氮燃燒器的功能。在兩個月的生產實踐中,系統的產量有所提高,熟料質量向好,強度增加,熱耗降低,熱工制度更加穩健,解決了易結厚窯皮易結圈等問題。本次改造,是在充分利用原有設備的基礎上,不增加額外投資,踐行綠色再造理念,小投入,大效益,值得借鑒推廣。



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