燃燒無(wú)煙煤熱風(fēng)爐與礦渣立磨聯(lián)動(dòng)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(wú)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(wú)煙煤是碳化程度比較深的煤種，用常規(guī)的燃燒方式來(lái)處理而不采取特殊的措施，無(wú)煙煤是很難燃燒及燃燼的。

1. 噴燃無(wú)煙煤現(xiàn)狀與問(wèn)題：

     我公司在立磨礦渣微粉生產(chǎn)線之中配套無(wú)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(guó)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(dú)立試運(yùn)行中（即空燒），燃燒這種無(wú)煙煤產(chǎn)生熱風(fēng)，還沒(méi)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(jì)要求，但是立磨一旦聯(lián)動(dòng)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(shí)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(guò)反復(fù)研究，整個(gè)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(duì)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(diǎn)對(duì)上述熱工設(shè)備進(jìn)行整改。

2.設(shè)計(jì)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(wú)煙煤時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)角度不足，我們專門研制適用廣東無(wú)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(wú)煙煤專用爐體結(jié)構(gòu)： 

    對(duì)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(jì)與計(jì)算過(guò)程。

    該煤粉爐本身就是一個(gè)非常先進(jìn)的工業(yè)爐，它采用國(guó)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(jí)與低O2燃燒等技術(shù)，整個(gè)爐膛分成兩部分組成，即前部分嚴(yán)格控制較小的過(guò)?？諝庀到y(tǒng)組成還原區(qū)，有意識(shí)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(jí)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(shí)際生產(chǎn)之中，對(duì)這種廣東無(wú)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(wú)煙煤硫的含量很高，達(dá)3～4%，而且灰渣熔點(diǎn)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(dòng)生產(chǎn)后，由于無(wú)煙煤燃燒自身特點(diǎn)，表現(xiàn)如下三個(gè)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(wú)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(diǎn)火速度不如煙煤那樣容易，針對(duì)上述情況，我們對(duì)爐體結(jié)構(gòu)進(jìn)行二個(gè)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(guò)計(jì)算適當(dāng)?shù)募娱L(zhǎng)加高爐體的混合室，避免爐渣進(jìn)入熱風(fēng)管，以適應(yīng)無(wú)煙煤后燃的固有特性。減少無(wú)煙煤不完全燃燒的現(xiàn)象，提高燃煤的燃盡率。通過(guò)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(duì)于無(wú)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(wú)限上升。

2.4  適當(dāng)控制原煤水份：

     對(duì)于原煤水份。特別是外來(lái)水過(guò)多。如大于10%以后對(duì)原煤的輸送與計(jì)量、貯存都很不利，會(huì)帶來(lái)很多麻煩。實(shí)踐證明，煤中的外來(lái)水含量在3%左右最好。煤粉攜帶少量水份遇到回流過(guò)來(lái)的高溫乏氣。這部分外來(lái)水立即變?yōu)樗魵馀c無(wú)煙煤一起進(jìn)入爐膛。對(duì)于無(wú)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(lái)自熱風(fēng)爐余熱的空氣，干燥回風(fēng)管。我們采取全開(kāi)閥門開(kāi)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(guò)分段燃燒效果，盡力減少NOX的產(chǎn)生和過(guò)?？諝馕眨é痢?.05∽1.1）。

2.6  總結(jié)：

     經(jīng)過(guò)整改后，我們基本上解決燃燒無(wú)煙煤的熱風(fēng)爐在試產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的一系列問(wèn)題，至2005年2月份與立磨聯(lián)動(dòng)運(yùn)行以來(lái)，熱風(fēng)爐適應(yīng)了立磨特性，立磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量與質(zhì)量均已達(dá)標(biāo)，其臺(tái)時(shí)產(chǎn)量還超過(guò)原定設(shè)計(jì)指標(biāo)。

3． 燃用無(wú)煙煤熱風(fēng)爐與立磨聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)時(shí)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)：

3.1 嚴(yán)格控制無(wú)煙煤進(jìn)廠的水份與雜質(zhì)： 

     原煤進(jìn)廠時(shí)要嚴(yán)把第一道關(guān)：即原煤的外來(lái)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(shí)進(jìn)庫(kù)，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(dòng)化點(diǎn)火系統(tǒng)用于熱風(fēng)爐點(diǎn)火升溫，是必不可少的環(huán)節(jié)之一，而煙煤在徹底掌握點(diǎn)火技術(shù)后，可不用柴油。點(diǎn)火用少量木材即可點(diǎn)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(dòng)運(yùn)行時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)排除，否則會(huì)造成熱風(fēng)爐容積變少，從而避免因不能及時(shí)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(guó)引進(jìn)德國(guó)等國(guó)的礦渣立磨，各自特點(diǎn)不同，我國(guó)的大部分工程技術(shù)人員對(duì)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(yàn)，特別是熱風(fēng)爐與立磨聯(lián)動(dòng)時(shí)，中控操作不當(dāng)，也會(huì)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(dòng)時(shí)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(guò)大熱風(fēng)爐負(fù)壓過(guò)大，易把熱風(fēng)爐火焰拉長(zhǎng)，力爭(zhēng)在滿足設(shè)計(jì)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(kāi)始投料時(shí)，主排風(fēng)機(jī)前閥門開(kāi)度與截止閥開(kāi)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(kāi)，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(shí)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(diǎn)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(guò)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(guó)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(tái)的平衡點(diǎn)，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(wú)煙煤的價(jià)格遠(yuǎn)低于煙煤（大約每噸便宜250元），在適宜了無(wú)煙煤的燃燒技術(shù)后，以每噸干渣耗標(biāo)煤20kg計(jì)，每年可為企業(yè)節(jié)約煤耗約300萬(wàn)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(lái)較大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

作者：呂復(fù)（1980.2-）工程師，長(zhǎng)期從事工業(yè)窯爐熱工自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。

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郵編：430074 

參考文獻(xiàn)：

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