一 前言
無煙煤的揮發(fā)分較低，比較普通煙煤，起燃點更高、燃盡時間更長、固定碳的燃燒更加集中，在水泥熟料煅燒過程中易出現(xiàn)窯內(nèi)結(jié)圈、結(jié)蛋、長厚窯皮等現(xiàn)象，給生產(chǎn)帶來諸多不利，從而嚴重影響系統(tǒng)的產(chǎn)量和質(zhì)量。一直以來，如何更好地煅燒無煙煤是行業(yè)內(nèi)很多設(shè)計院、學(xué)術(shù)機構(gòu)以及水泥集團等研究的方向。
我國南方地區(qū)某條2500t/d水泥生產(chǎn)線，原來用普通煙煤進行煅燒，使用中材裝備集團熱工公司第三代燃燒器已達6年，總體效果一直不錯。客戶后來改用無煙煤，揮發(fā)分由>10%降至2-3%左右，煅燒過程中就開始出現(xiàn)長窯皮，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，加強了對煤粉細度的控制，降低煤粉細度到R0.08<1，使結(jié)圈現(xiàn)象明顯減少，但長窯皮一直存在，且熟料的燒失量長期偏高。
綜合分析，這些情況的出現(xiàn)，主要原因是客戶使用的第三代燃燒器較適用于煅燒普通煙煤，在燃燒無煙煤時不適應(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，在線使用的原型號燃燒器已不能很好地適應(yīng)后期煤質(zhì)的變化。為此，客戶在業(yè)內(nèi)人士的建議下更換了燃燒器，選用了中材裝備集團熱工公司適用于無煙煤煅燒的第四代Sinoflame新型大推力燃燒器。
中材裝備熱工分公司針對無煙煤開發(fā)的大推力燃燒器，結(jié)合熟料在窯內(nèi)煅燒的需求，出口風速較高，卷吸高溫二次風的能力更強，大幅度提高了無煙煤的著火速度，縮短了燃盡時間，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型燃燒器簡述
1 頭部結(jié)構(gòu)
Sinoflame型煤粉燃燒器為四風道結(jié)構(gòu)型式(頭部結(jié)構(gòu)見圖1，)。風道順序為(由外至內(nèi))：冷卻風、軸流風、煤風、 旋流風(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
2.1 通過煤管頭部各主風道的合理匹配設(shè)計，可以實現(xiàn)噴煤管頭部較大的負壓卷吸區(qū)，可有效的卷吸高溫二次風，確保窯頭煤粉的穩(wěn)定燃燒。
2.2 冷卻風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速較高，燃燒器的推力達1500 m/s.%以上，可滿足各種燃料的充分燃盡，對提高劣質(zhì)煤的利用十分有利。
3 Sinoflame燃燒器各風道壓力參數(shù)
軸流風風道壓力：50Kpa～80 Kpa
旋流風風道壓力：15Kpa～30 Kpa
冷卻風風道壓力：0.5Kpa～1Kpa
冷卻點火油管風道：保持閥門開度在10～20%之間。
三 該生產(chǎn)線煤粉、熟料控制及風機配置情況表
入窯煤粉的工業(yè)分析
四 Sinoflame燃燒器在線調(diào)試過程
1 點火升溫
1.1 Sinoflame燃燒器的定位
原來的燃燒器定位在中心位置，但沒有進行中心打點，只是以安裝燃燒器時的水平定位為基準。因此，這次投料對燃燒器的徑向位置的調(diào)整就以水平中心定位為原始點。
1.2 點火升溫過程中的火焰控制
點火升溫的過程和使用其它類型的燃燒器基本相同，即遵循漸進、緩慢加風的原則。對于Sinoflame燃燒器而言，一般情況下開始升溫時軸流風風壓10000Pa、旋流風風壓3000Pa左右，但前提是不能滅火。隨著窯內(nèi)溫度逐漸升高，軸流風和旋流風風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、正常的使用風壓，可以控制在軸流風壓70000Pa、旋流風壓20000Pa左右，也可以比正常壓值偏低控制。
1.3 無煙煤的點火升溫時間控制
無煙煤的點火升溫過程一般都要求時間短，目的是為了防止升溫時間過長造成窯內(nèi)形成煤粉圈，預(yù)熱器、煙室內(nèi)長結(jié)皮等問題，所以快速升溫對無煙煤來說也有一定必要性。
升溫過程中在油、煤混燃時，Sinoflame燃燒器表現(xiàn)出比其它類型燃燒器更穩(wěn)定、燃燒更好的優(yōu)勢。因此，加煤的時間可以提前，加煤的數(shù)量也可相應(yīng)加大，這本身既可省油，又可縮短升溫時間。但因為輔機設(shè)備故障，本次升溫過程距投料10個小時，時間比較長，否則投料時間可以大大提前到 8小時左右。
2 投料初期的煅燒操作
初期投料時燃燒器的軸流風風壓調(diào)到70000Pa、旋流風風壓調(diào)到20000Pa，保持這樣的常規(guī)風壓先煅燒一個班次，觀察煅燒情況。因為剛開窯，產(chǎn)量、二次風溫比較低，而且原來窯內(nèi)有一定長度和厚度的窯皮，所以這個風壓的真實效果還不能過早的進行定論。
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、沒有黃芯、比較致密，游離鈣全部合格，唯一一點不足就是熟料的粒度有點偏大，而且全部是很圓的顆粒。結(jié)合窯皮狀況分析是因為液相出現(xiàn)太早，窯皮太長造成的。因為原料立磨故障頻繁導(dǎo)致生料庫存較低，窯系統(tǒng)在中等產(chǎn)量下運行，二次風溫比較低，一般1000℃左右，這是造成火焰拉長的主要原因。
2.1.2 窯皮情況：
投料運行2個班次后，窯內(nèi)窯皮變化不大，燒成帶較長，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，沒有高溫點出現(xiàn)，總的來看后邊的窯皮沒有大量脫落。(見圖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
因該客戶現(xiàn)場使用的是揮發(fā)分3%左右的無煙煤，結(jié)合熟料結(jié)粒偏大、燒成帶較長、而且筒體也無高溫點出現(xiàn)這些情況，公司技術(shù)人員指導(dǎo)中控操作員重新調(diào)整風壓：軸流風調(diào)至80000Pa、旋流風調(diào)至23000Pa。通過使用比較高的風壓達到收攏火焰的目的，以期熟料結(jié)粒有所改善、二次風溫有所提高，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，同時熟料的燒失量也降低到0.5左右;二次風溫有所升高，因原料庫存偏少窯產(chǎn)量沒有滿負荷，二次風溫在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，沒有出現(xiàn)高溫點;(3)、過渡帶溫度平均在340℃左右。
為了降低整體過渡帶溫度，公司技術(shù)人員與客戶協(xié)商將燃燒器位置下調(diào)20mm左右，正待觀察調(diào)整效果時，生料庫底輸送系統(tǒng)運行出現(xiàn)問題，于是被迫止料停窯(此時筒體掃描儀和現(xiàn)場已沒有對應(yīng)關(guān)系，筒體溫度只能現(xiàn)場使用測溫槍點射測溫)。
4 使用Sinoflame燃燒器后的第二次操作調(diào)整
應(yīng)客戶要求，對燃燒器的操作參數(shù)再次進行調(diào)整。這是因為窯內(nèi)耐火磚已經(jīng)到檢修周期，尤其是過渡帶的襯磚在當時已經(jīng)很薄了，加之這次投料后設(shè)備運行問題較多，導(dǎo)致窯系統(tǒng)沒有連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，頻繁的止料停窯，對窯襯損傷很大。最后決定把燒成帶延長，使目前的過渡帶變?yōu)闊蓭В瑨焐戏€(wěn)定窯皮以保護窯襯。因此，把軸流風風壓調(diào)到70000Pa、旋流風調(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，過渡帶溫度也降到320℃左右，筒體溫度整體大大降低。
5 對客戶的幾點建議：
(1) 因為使用無煙煤，雖然已經(jīng)把煤粉細度控制得很細了，但對風壓的控制上還是以偏大控制為好，同時要注意燒成帶的高溫點和過渡帶的筒體溫度。
(2) 如使用高風壓時，火焰活力會相對集中。這時為了保證筒體溫度，燃燒器位置根據(jù)長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，對于熟料的煅燒質(zhì)量沒有任何好處。所以根據(jù)窯皮的發(fā)展情況，下一步操作時還是要緩慢的把風壓提起來，使窯皮掛到21米左右最好。這樣既可適當壓縮燒成帶，又可保護窯襯，最主要可防止后面冷圈出現(xiàn)，畢竟現(xiàn)場使用的是揮發(fā)分很低的無煙煤。
五 Sinoflame燃燒器使用后效果
在使用中材裝備集團新一代Sinoflame型大推力燃燒器后，該生產(chǎn)線各相關(guān)生產(chǎn)指標均有明顯改善，窯臺時產(chǎn)量、熟料標準煤耗、熟料燒失量、窯皮狀況(特別是長窯皮情況)都大有好轉(zhuǎn),窯的熱工制度相對比較穩(wěn)定，客戶非常滿意。具體熟料產(chǎn)、質(zhì)量情況如下：
1 窯臺時產(chǎn)量及煤耗：因燃燒器煅燒能力提高，窯皮情況改善，熟料平均臺時產(chǎn)量比以前提高7t/h左右，隨之煤耗有所降低。
2 熟料3天強度：從原來的平均31MPa提升到33MPa左右。
3 熟料28天強度：從原來的平均56MPa提升到57MPa左右。
4 熟料燒失量：由原來的0.8左右降到0.5以下。
結(jié)語
從這個現(xiàn)場燃燒器的調(diào)整操作過程來看，Sinoflame燃燒器在對無煙煤的適應(yīng)方面、操作參數(shù)的調(diào)整方面、火焰強度的控制方面，確實表現(xiàn)優(yōu)異。鑒于此，客戶在新建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。
一 前言
無煙煤的揮發(fā)分較低，比較普通煙煤，起燃點更高、燃盡時間更長、固定碳的燃燒更加集中，在水泥熟料煅燒過程中易出現(xiàn)窯內(nèi)結(jié)圈、結(jié)蛋、長厚窯皮等現(xiàn)象，給生產(chǎn)帶來諸多不利，從而嚴重影響系統(tǒng)的產(chǎn)量和質(zhì)量。一直以來，如何更好地煅燒無煙煤是行業(yè)內(nèi)很多設(shè)計院、學(xué)術(shù)機構(gòu)以及水泥集團等研究的方向。
我國南方地區(qū)某條2500t/d水泥生產(chǎn)線，原來用普通煙煤進行煅燒，使用中材裝備集團熱工公司第三代燃燒器已達6年，總體效果一直不錯。客戶后來改用無煙煤，揮發(fā)分由>10%降至2-3%左右，煅燒過程中就開始出現(xiàn)長窯皮，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，加強了對煤粉細度的控制，降低煤粉細度到R0.08<1，使結(jié)圈現(xiàn)象明顯減少，但長窯皮一直存在，且熟料的燒失量長期偏高。
綜合分析，這些情況的出現(xiàn)，主要原因是客戶使用的第三代燃燒器較適用于煅燒普通煙煤，在燃燒無煙煤時不適應(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，在線使用的原型號燃燒器已不能很好地適應(yīng)后期煤質(zhì)的變化。為此，客戶在業(yè)內(nèi)人士的建議下更換了燃燒器，選用了中材裝備集團熱工公司適用于無煙煤煅燒的第四代Sinoflame新型大推力燃燒器。
中材裝備熱工分公司針對無煙煤開發(fā)的大推力燃燒器，結(jié)合熟料在窯內(nèi)煅燒的需求，出口風速較高，卷吸高溫二次風的能力更強，大幅度提高了無煙煤的著火速度，縮短了燃盡時間，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型燃燒器簡述
1 頭部結(jié)構(gòu)
Sinoflame型煤粉燃燒器為四風道結(jié)構(gòu)型式(頭部結(jié)構(gòu)見圖1，)。風道順序為(由外至內(nèi))：冷卻風、軸流風、煤風、 旋流風(圖2為Sinoflame燃燒器全貌)。
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圖2 Sinoflame燃燒器全貌
2 基本原理及特點
2.1 通過煤管頭部各主風道的合理匹配設(shè)計，可以實現(xiàn)噴煤管頭部較大的負壓卷吸區(qū)，可有效的卷吸高溫二次風，確保窯頭煤粉的穩(wěn)定燃燒。
2.2 冷卻風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速較高，燃燒器的推力達1500 m/s.%以上，可滿足各種燃料的充分燃盡，對提高劣質(zhì)煤的利用十分有利。
3 Sinoflame燃燒器各風道壓力參數(shù)
軸流風風道壓力：50Kpa～80 Kpa
旋流風風道壓力：15Kpa～30 Kpa
冷卻風風道壓力：0.5Kpa～1Kpa
冷卻點火油管風道：保持閥門開度在10～20%之間。
三 該生產(chǎn)線煤粉、熟料控制及風機配置情況表
入窯煤粉的工業(yè)分析
四 Sinoflame燃燒器在線調(diào)試過程
1 點火升溫
1.1 Sinoflame燃燒器的定位
原來的燃燒器定位在中心位置，但沒有進行中心打點，只是以安裝燃燒器時的水平定位為基準。因此，這次投料對燃燒器的徑向位置的調(diào)整就以水平中心定位為原始點。
1.2 點火升溫過程中的火焰控制
點火升溫的過程和使用其它類型的燃燒器基本相同，即遵循漸進、緩慢加風的原則。對于Sinoflame燃燒器而言，一般情況下開始升溫時軸流風風壓10000Pa、旋流風風壓3000Pa左右，但前提是不能滅火。隨著窯內(nèi)溫度逐漸升高，軸流風和旋流風風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、正常的使用風壓，可以控制在軸流風壓70000Pa、旋流風壓20000Pa左右，也可以比正常壓值偏低控制。
1.3 無煙煤的點火升溫時間控制
無煙煤的點火升溫過程一般都要求時間短，目的是為了防止升溫時間過長造成窯內(nèi)形成煤粉圈，預(yù)熱器、煙室內(nèi)長結(jié)皮等問題，所以快速升溫對無煙煤來說也有一定必要性。
升溫過程中在油、煤混燃時，Sinoflame燃燒器表現(xiàn)出比其它類型燃燒器更穩(wěn)定、燃燒更好的優(yōu)勢。因此，加煤的時間可以提前，加煤的數(shù)量也可相應(yīng)加大，這本身既可省油，又可縮短升溫時間。但因為輔機設(shè)備故障，本次升溫過程距投料10個小時，時間比較長，否則投料時間可以大大提前到 8小時左右。
2 投料初期的煅燒操作
初期投料時燃燒器的軸流風風壓調(diào)到70000Pa、旋流風風壓調(diào)到20000Pa，保持這樣的常規(guī)風壓先煅燒一個班次，觀察煅燒情況。因為剛開窯，產(chǎn)量、二次風溫比較低，而且原來窯內(nèi)有一定長度和厚度的窯皮，所以這個風壓的真實效果還不能過早的進行定論。
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、沒有黃芯、比較致密，游離鈣全部合格，唯一一點不足就是熟料的粒度有點偏大，而且全部是很圓的顆粒。結(jié)合窯皮狀況分析是因為液相出現(xiàn)太早，窯皮太長造成的。因為原料立磨故障頻繁導(dǎo)致生料庫存較低，窯系統(tǒng)在中等產(chǎn)量下運行，二次風溫比較低，一般1000℃左右，這是造成火焰拉長的主要原因。
2.1.2 窯皮情況：
投料運行2個班次后，窯內(nèi)窯皮變化不大，燒成帶較長，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，沒有高溫點出現(xiàn)，總的來看后邊的窯皮沒有大量脫落。(見圖3 筒體溫度照片)
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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
因該客戶現(xiàn)場使用的是揮發(fā)分3%左右的無煙煤，結(jié)合熟料結(jié)粒偏大、燒成帶較長、而且筒體也無高溫點出現(xiàn)這些情況，公司技術(shù)人員指導(dǎo)中控操作員重新調(diào)整風壓：軸流風調(diào)至80000Pa、旋流風調(diào)至23000Pa。通過使用比較高的風壓達到收攏火焰的目的，以期熟料結(jié)粒有所改善、二次風溫有所提高，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，同時熟料的燒失量也降低到0.5左右;二次風溫有所升高，因原料庫存偏少窯產(chǎn)量沒有滿負荷，二次風溫在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，沒有出現(xiàn)高溫點;(3)、過渡帶溫度平均在340℃左右。
為了降低整體過渡帶溫度，公司技術(shù)人員與客戶協(xié)商將燃燒器位置下調(diào)20mm左右，正待觀察調(diào)整效果時，生料庫底輸送系統(tǒng)運行出現(xiàn)問題，于是被迫止料停窯(此時筒體掃描儀和現(xiàn)場已沒有對應(yīng)關(guān)系，筒體溫度只能現(xiàn)場使用測溫槍點射測溫)。
4 使用Sinoflame燃燒器后的第二次操作調(diào)整
應(yīng)客戶要求，對燃燒器的操作參數(shù)再次進行調(diào)整。這是因為窯內(nèi)耐火磚已經(jīng)到檢修周期，尤其是過渡帶的襯磚在當時已經(jīng)很薄了，加之這次投料后設(shè)備運行問題較多，導(dǎo)致窯系統(tǒng)沒有連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，頻繁的止料停窯，對窯襯損傷很大。最后決定把燒成帶延長，使目前的過渡帶變?yōu)闊蓭В瑨焐戏€(wěn)定窯皮以保護窯襯。因此，把軸流風風壓調(diào)到70000Pa、旋流風調(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，過渡帶溫度也降到320℃左右，筒體溫度整體大大降低。
5 對客戶的幾點建議：
(1) 因為使用無煙煤，雖然已經(jīng)把煤粉細度控制得很細了，但對風壓的控制上還是以偏大控制為好，同時要注意燒成帶的高溫點和過渡帶的筒體溫度。
(2) 如使用高風壓時，火焰活力會相對集中。這時為了保證筒體溫度，燃燒器位置根據(jù)長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，對于熟料的煅燒質(zhì)量沒有任何好處。所以根據(jù)窯皮的發(fā)展情況，下一步操作時還是要緩慢的把風壓提起來，使窯皮掛到21米左右最好。這樣既可適當壓縮燒成帶，又可保護窯襯，最主要可防止后面冷圈出現(xiàn)，畢竟現(xiàn)場使用的是揮發(fā)分很低的無煙煤。
五 Sinoflame燃燒器使用后效果
在使用中材裝備集團新一代Sinoflame型大推力燃燒器后，該生產(chǎn)線各相關(guān)生產(chǎn)指標均有明顯改善，窯臺時產(chǎn)量、熟料標準煤耗、熟料燒失量、窯皮狀況(特別是長窯皮情況)都大有好轉(zhuǎn),窯的熱工制度相對比較穩(wěn)定，客戶非常滿意。具體熟料產(chǎn)、質(zhì)量情況如下：
1 窯臺時產(chǎn)量及煤耗：因燃燒器煅燒能力提高，窯皮情況改善，熟料平均臺時產(chǎn)量比以前提高7t/h左右，隨之煤耗有所降低。
2 熟料3天強度：從原來的平均31MPa提升到33MPa左右。
3 熟料28天強度：從原來的平均56MPa提升到57MPa左右。
4 熟料燒失量：由原來的0.8左右降到0.5以下。
結(jié)語
從這個現(xiàn)場燃燒器的調(diào)整操作過程來看，Sinoflame燃燒器在對無煙煤的適應(yīng)方面、操作參數(shù)的調(diào)整方面、火焰強度的控制方面，確實表現(xiàn)優(yōu)異。鑒于此，客戶在新建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。