燃燒無煙煤熱風(fēng)爐與礦渣立磨聯(lián)動生產(chǎn)。

引言

     廣東韶鋼集團(tuán)嘉羊新型材料有限公司礦渣微粉生產(chǎn)線之中，配置70GJ/H供熱能力的熱風(fēng)爐，采用廣東當(dāng)?shù)禺a(chǎn)無煙煤，其揮發(fā)份<5%，發(fā)熱量≥6000Kcal/kg，固定碳≥50%，灰份≥31%，水份≤5%。無煙煤是碳化程度比較深的煤種，用常規(guī)的燃燒方式來處理而不采取特殊的措施，無煙煤是很難燃燒及燃燼的。

1. 噴燃無煙煤現(xiàn)狀與問題：

     我公司在立磨礦渣微粉生產(chǎn)線之中配套無煙煤噴燃的熱風(fēng)爐，產(chǎn)生合格的風(fēng)溫與風(fēng)量，進(jìn)入德國伯利休斯公司RMC51/26/435礦渣立磨，在熱風(fēng)爐工藝生產(chǎn)線系統(tǒng)獨立試運(yùn)行中（即空燒），燃燒這種無煙煤產(chǎn)生熱風(fēng)，還沒有顯現(xiàn)出突出的缺陷，不論是熱風(fēng)爐燃燒溫度和出口溫度，還是爐膛氣氛，爐膛壓力以及爐膛出渣，都基本上達(dá)到設(shè)計要求，但是立磨一旦聯(lián)動生產(chǎn)后，立磨強(qiáng)大的抽風(fēng)能力造成爐膛負(fù)壓直線上升，爐膛負(fù)壓達(dá)到300pa～500pa，熱風(fēng)爐爐膛溫度出現(xiàn)急劇下降，有時出現(xiàn)甚至爐膛火焰被抽滅的現(xiàn)象，在立磨調(diào)整到正常的工作負(fù)壓后，熱風(fēng)爐仍不能承受如此負(fù)壓，而出現(xiàn)火焰被抽至熱風(fēng)管內(nèi)燃燒，出口溫度達(dá)到1200℃左右，而且熱風(fēng)爐出口部位大量結(jié)焦與結(jié)灰，爐渣燒失量達(dá)到20%左右，出現(xiàn)嚴(yán)重的不完全燃燒現(xiàn)象，熱風(fēng)爐不得不被迫停下整改，工藝流程如下：

     經(jīng)過反復(fù)研究，整個工藝生產(chǎn)線之中，除《雙旋流煤粉燃燒器》、《高效節(jié)能型擴(kuò)散式噴煤燃燒爐（熱風(fēng)爐）》是極其關(guān)鍵設(shè)備之外，其它設(shè)備與電氣產(chǎn)品均為常規(guī)設(shè)備，我們除對一、二次風(fēng)機(jī)改為變頻電機(jī)，嚴(yán)格一次風(fēng)、二次風(fēng)配比，重點對上述熱工設(shè)備進(jìn)行整改。

2.設(shè)計與整改：

2.1  煤粉燃燒器：

    首先整改《雙旋流煤粉燃燒器》，其工藝原理圖如下：

如圖：雙旋流煤粉燃燒器是一種熱風(fēng)爐用新型煤粉燃燒器，但是燃用無煙煤時，由于旋轉(zhuǎn)角度不足，我們專門研制適用廣東無煙煤的擴(kuò)散式穩(wěn)焰器后，使用效果非常明顯，火焰角度增大，前爐膛火焰明顯提高，特別火焰回流區(qū)增強(qiáng)，未燃燼的固定碳粒子能迅速回流至負(fù)壓區(qū)。煤粉燃燼率有所提高。

2.2   無煙煤專用爐體結(jié)構(gòu)： 

    對于《高效節(jié)能型擴(kuò)散式噴煤燃燒爐（熱風(fēng)爐）》進(jìn)行改造是極其復(fù)雜的設(shè)計與計算過程。

    該煤粉爐本身就是一個非常先進(jìn)的工業(yè)爐，它采用國際流行的非NOx燃燒，CO2重新回流，高溫一次風(fēng)加熱，空氣分級與低O2燃燒等技術(shù)，整個爐膛分成兩部分組成，即前部分嚴(yán)格控制較小的過?？諝庀到y(tǒng)組成還原區(qū)，有意識產(chǎn)生煤粉氣化，即CO、H2、CH4等可燃?xì)怏w，第二部分由空氣分級技術(shù)組成氧化區(qū)，產(chǎn)生大量的放熱反應(yīng)，組成合格的風(fēng)溫與風(fēng)量，如圖：

但是在實際生產(chǎn)之中，對這種廣東無煙煤研究不深，特別揮發(fā)份太小，產(chǎn)生可燃?xì)怏w效果不明顯，還原氣氛不能很快形成，加之熱風(fēng)爐內(nèi)氣流速度太快，負(fù)壓太大，形成爐體前部分溫度迅速下降，而造成大量未燃燼的煤粉進(jìn)入熱風(fēng)管，加之廣東無煙煤硫的含量很高，達(dá)3～4%，而且灰渣熔點很低，約在1000℃～1100℃之間，爐渣基本成為熔化狀態(tài)，中控稍不留意，很易造成爐膛結(jié)焦，與立磨聯(lián)動生產(chǎn)后，由于無煙煤燃燒自身特點，表現(xiàn)如下三個方面：第一、不像煙煤那樣，真正做到徹底燃燼（煙煤燃燼率可達(dá)到99%）。第二、無煙煤固有的后燃現(xiàn)象較嚴(yán)重（即火焰跑到熱風(fēng)管燃燒）；第三、爐膛點火速度不如煙煤那樣容易，針對上述情況，我們對爐體結(jié)構(gòu)進(jìn)行二個方面的改進(jìn)，第一、改進(jìn)出渣擋火墻的結(jié)構(gòu)，便于出渣。第二、通過計算適當(dāng)?shù)募娱L加高爐體的混合室，避免爐渣進(jìn)入熱風(fēng)管，以適應(yīng)無煙煤后燃的固有特性。減少無煙煤不完全燃燒的現(xiàn)象，提高燃煤的燃盡率。通過改造后，原煤的燃盡率達(dá)到99%，爐渣為灰白色的粉狀物，熱工效率達(dá)到95%以上。

2.3  嚴(yán)格控制煤粉細(xì)度：

      對于無煙煤煤粉細(xì)度顯得更為重要。其細(xì)度要比煙煤要求更嚴(yán)，一般控制煤粉細(xì)度為80目（80ｕm，篩余≤30%），但不能太細(xì)，否則機(jī)械磨損與電耗無限上升。

2.4  適當(dāng)控制原煤水份：

     對于原煤水份。特別是外來水過多。如大于10%以后對原煤的輸送與計量、貯存都很不利，會帶來很多麻煩。實踐證明，煤中的外來水含量在3%左右最好。煤粉攜帶少量水份遇到回流過來的高溫乏氣。這部分外來水立即變?yōu)樗魵馀c無煙煤一起進(jìn)入爐膛。對于無煙氣燃燒的穩(wěn)定與生產(chǎn)可燃?xì)怏w很有好處。

2.5  加強(qiáng)和提高送煤一次風(fēng)機(jī)的送粉溫度： 

      原一次送煤風(fēng)機(jī)送煤粉溫度是來自熱風(fēng)爐余熱的空氣，干燥回風(fēng)管。我們采取全開閥門開度，增加送煤粉空氣量（O2＜5%左右），一則提高一次送煤風(fēng)機(jī)的溫度，進(jìn)一步強(qiáng)化燃燒效果；二則通過分段燃燒效果，盡力減少NOX的產(chǎn)生和過?？諝馕眨é痢?.05∽1.1）。

2.6  總結(jié)：

     經(jīng)過整改后，我們基本上解決燃燒無煙煤的熱風(fēng)爐在試產(chǎn)過程中出現(xiàn)的一系列問題，至2005年2月份與立磨聯(lián)動運(yùn)行以來，熱風(fēng)爐適應(yīng)了立磨特性，立磨臺時產(chǎn)量與質(zhì)量均已達(dá)標(biāo)，其臺時產(chǎn)量還超過原定設(shè)計指標(biāo)。

3． 燃用無煙煤熱風(fēng)爐與立磨聯(lián)動生產(chǎn)時生產(chǎn)經(jīng)驗：

3.1 嚴(yán)格控制無煙煤進(jìn)廠的水份與雜質(zhì)： 

     原煤進(jìn)廠時要嚴(yán)把第一道關(guān)：即原煤的外來水份太高，不要進(jìn)廠，煤中的雜質(zhì)如鐵塊、破布、煤矸石太多不能進(jìn)廠。原煤進(jìn)廠必須即時進(jìn)庫，不能堆放于露天，讓雨水進(jìn)入煤中。

3.2 準(zhǔn)備好一定量的柴油：

      柴油自動化點火系統(tǒng)用于熱風(fēng)爐點火升溫，是必不可少的環(huán)節(jié)之一，而煙煤在徹底掌握點火技術(shù)后，可不用柴油。點火用少量木材即可點燃，可為企業(yè)減少熱風(fēng)爐運(yùn)行成本。

3.3 嚴(yán)格控制爐膛溫度1100℃±50℃：

     聯(lián)動運(yùn)行時嚴(yán)格控制噴煤量和一次風(fēng)、二次風(fēng)的比例，掌握好熱風(fēng)爐出口溫度，即時用冷風(fēng)閥配風(fēng)產(chǎn)生合格的風(fēng)溫與風(fēng)量進(jìn)入立磨。

3.4 熱風(fēng)爐即時排渣：

     因煤粉燃燒后，必定要產(chǎn)生一定量的爐渣，這部分的爐渣一定即時排除，否則會造成熱風(fēng)爐容積變少，從而避免因不能及時排渣而造成熱風(fēng)爐結(jié)焦等現(xiàn)象發(fā)生。

3.5 嚴(yán)格中控操作制度：

     由于我國引進(jìn)德國等國的礦渣立磨，各自特點不同，我國的大部分工程技術(shù)人員對由這種立磨生產(chǎn)礦渣微粉工藝也不很熟，了解不夠，缺乏生產(chǎn)管理經(jīng)驗，特別是熱風(fēng)爐與立磨聯(lián)動時，中控操作不當(dāng)，也會引起熱風(fēng)爐更難管理與操作。甚至操作失敗。因此，立磨在聯(lián)動時也應(yīng)做到：第一、適當(dāng)調(diào)節(jié)立磨噴口環(huán)的間隙，間隙過大熱風(fēng)爐負(fù)壓過大，易把熱風(fēng)爐火焰拉長，力爭在滿足設(shè)計生產(chǎn)能力的前提，控制噴口環(huán)的間隙，第二、預(yù)熱立磨后開始投料時，主排風(fēng)機(jī)前閥門開度與截止閥開度應(yīng)盡量做到與投料量同步逐漸增加，以保證熱風(fēng)爐的煤燃燒氣氛穩(wěn)定爐膛溫度，立磨的工業(yè)生產(chǎn)特性是大風(fēng)大料生產(chǎn)。第三、循環(huán)風(fēng)量盡可能全開，以穩(wěn)定爐膛負(fù)壓，增加熱量循環(huán)利用。第四、注意觀察熱風(fēng)爐燃燒情況，及時調(diào)節(jié)一次風(fēng)、二次風(fēng)配風(fēng)量，以及喂煤量穩(wěn)定爐內(nèi)氣氛與溫度，以達(dá)到完全燃燒。以上四點是影響熱風(fēng)爐燃燒效果的重要方面。

4．結(jié)論：

     綜上所述，通過上述所采取的措施和嚴(yán)格操作管理制度，燃用廣東產(chǎn)的當(dāng)?shù)責(zé)o煙煤熱風(fēng)爐配合德國Polysius立磨，在生產(chǎn)礦渣微粉的生產(chǎn)線中，只要努力找好各機(jī)臺的平衡點，控制好爐膛溫度與爐內(nèi)負(fù)壓，是完全可行的。由于在南方地區(qū)無煙煤的價格遠(yuǎn)低于煙煤（大約每噸便宜250元），在適宜了無煙煤的燃燒技術(shù)后，以每噸干渣耗標(biāo)煤20kg計，每年可為企業(yè)節(jié)約煤耗約300萬元，熱風(fēng)爐當(dāng)年投資即可當(dāng)年收回全部成本，該熱風(fēng)爐系統(tǒng)將給企業(yè)帶來較大的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。

作者：呂復(fù)（1980.2-）工程師，長期從事工業(yè)窯爐熱工自動化控制設(shè)計與生產(chǎn)。

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參考文獻(xiàn)：

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