TJB型旋流式四風道煤粉燃燒器在濕法回轉窯上燒無煙煤的應用

　　一、概述

　　分析認為原用的三風道煤粉燃燒器性能差，一次用風量過大[1],二次風溫過低，這是限制無煙煤摻混率進一步提高的瓶頸。從資料得知，燒無煙煤必須有先進的真品四風道煤粉燃燒器，即有的稱為“超音速燃燒器”[2]。該公司對福建大田水泥廠600 t/d旋風預熱器窯和福建龍巖三德水泥有限公司2000 t/d預分解窯燒無煙煤的生產(chǎn)線進行了考察，前者采用單筒冷卻機和法國皮拉德公司Rotaflam型旋流式四風道煤粉燃燒器，二次風溫可高達800 ℃以上[3]，后者使用篦冷機和德國洪堡公司PYRO-JET型四風道煤粉燃燒器，二次風溫可高達1250 ℃，兩個廠都能燒100%無煙煤。后者因為火磚壽命短，容易結后圈，產(chǎn)量和熱耗都未達設計指標[4]而訂購了國產(chǎn)TJB型四風道煤粉燃燒器，使用效果很好?；鸫u壽命由不到三個月提高到九個月，結后圈基本消除，產(chǎn)質量也有較大改善[5]。前者也讓天津市博納建材高科技研究所給制作了頭部件，效果也很好[6]。這就堅定了該公司使用國產(chǎn)四風道的信心，于2001年12月訂購了這個研究所一根TJB-K-6型旋流式四風道煤粉噴燃管。為適應這種燃燒器低一次風的要求，對原用兩臺羅茨風機進行了相應改造。到目前為止，使用效果甚佳。不僅各項技術經(jīng)濟指標提高顯著，而且可靠度經(jīng)受住了考驗。在二次風溫不到700 ℃的條件下[7]，無煙煤摻混率達到90%以上，產(chǎn)量由26.5 t/h提高到30 t/h；熟料質量明顯改善，3d強度由21.91 MPa提高到27.64 MPa，28d強度由53.16 MPa提高到60.57 MPa；節(jié)煤節(jié)電相當可觀，節(jié)煤18.87 kg/t.cl，即每年節(jié)煤約4600 t/a,節(jié)電3.1 kWh/t.cl，即每年節(jié)電約7.6×104  kWh/a；火磚壽命由120 d提高到300 d等，公司獲得了很大的效益?，F(xiàn)將具體情況簡介于下，供濕法窯廠和有關企業(yè)參考。

　　二、工藝流程和主要設備簡介

　　該公司是典型的傳統(tǒng)濕法回轉窯生產(chǎn)線，生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。配置好的料漿由勺式喂料機1通過喂料管2喂入窯內，經(jīng)回轉窯3燒好的熟料由窯頭罩4排入到單筒冷卻機5進行冷卻。冷卻后的熟料經(jīng)熟料斗式輸送機運送到熟料庫。窯尾冷煙室6沉積下來的和電收塵器7收集下來的窯灰分別通過拉鏈機8和9輸送到斗式提升機10中，提升后通過拉鏈機11輸送到提升機12中，提升后入窯中回灰倉13，經(jīng)雙管螺旋輸送機14由窯中喂料裝置15入窯，混入新料中進行煅燒。窯尾廢氣經(jīng)電收塵器除塵后，通過窯尾排風機16和煙囪17排入大氣。回轉窯煅燒物料的熱量由噴燃管18將煤粉噴入窯內燃燒提供。

 
圖1    回轉窯工藝流程圖

1.勺式喂料機； 2.喂料管； 3.回轉窯； 4.窯頭罩； 5.單筒冷卻機； 6.冷煙窯； 7.電收塵器； 8.拉鏈機； 9. 拉鏈機； 10.斗式提升機； 11.拉鏈機；12.提升機； 13.回灰倉； 14.雙管螺旋輸送機； 15.窯中喂料裝置； 16.窯尾風機； 17.煙囪； 18.噴燃管；

　　三、原用三風道煤粉燃燒器存在的主要問題

　　1.單筒冷卻機的二次風溫本身就不高，再加上一次風（含煤風）用量大，因而導致二次風溫更加低下，僅為500～550 ℃；

　　2.因煤風風量大，壓力高，喂煤系統(tǒng)返風嚴重，影響沖板流量計的計量精度，造成計量不準，影響正常操作；

　　3.噴煤管不耐磨，使用壽命短。使用一段時間后就發(fā)生變形，導致火焰跑偏，經(jīng)常刷窯皮、燒磚、窯皮嚴重凹凸不平，火磚壽命僅能達120天；

　　4.風煤混合既不充分也不均勻，煤粉燃燒不完全，造成還原氣氛嚴重，fCaO高，經(jīng)常產(chǎn)生大量黃心料。不僅影響熟料質量，還造成粉磨電耗增高。當喂煤量稍增大時，這些問題就更加嚴重；

　　5.火焰調節(jié)不靈活，火焰形狀難以控制，對煤質波動和生料波動的適應性很差。

　　由上述可見，原用的三風道煤粉燃燒器性能差，可靠度低，不僅限制了無煙煤的摻混率提高，而且也限制了其他技術經(jīng)濟指標的改善，因此決定更換性能好的燃燒器。

　　四、改造前后情況

　　1.改造前后的用煤

　　該公司所用的煙煤來自河南平頂山，無煙煤來自本地?，F(xiàn)將改造前后的原煤及煤粉的工業(yè)和化學分析等有關數(shù)據(jù)列在表1中。       

原煤及煤粉的工業(yè)和化學分析等有關數(shù)據(jù) 

　　2.兩臺羅茨風機的改造

　　為適應新更換TJB型四風道噴燃管的要術和節(jié)省改造費用，決定不重新定購風機而利用原有，針對原兩臺羅茨風機均為帶傳動的特點進行改造。將原煤風風機的電動機安裝在凈風風機上，煤風風機換一臺小功率的電動機，通過改造三角皮帶輪的直徑滿足風機參數(shù)要求，詳見表2。實踐證明非常成功，僅此一項就為公司節(jié)省約51萬元。    

兩臺羅茨風機改造前后數(shù)據(jù)

　　3.改造前后主要技術經(jīng)濟指標的對比

　　改造后經(jīng)近三年的生產(chǎn)運行，各項主要技術經(jīng)濟指標都有顯著的改善，詳見表3。公司取得了很大的經(jīng)濟效益，熟料生產(chǎn)成本降低了13.5 元/t.cl，每年可增收400～500萬。

 改造前后主要技術經(jīng)濟指標的對比 

　　五、幾點體會

　　1.TJB型四風道燃燒器從2002年3月開始投入使用至今未曾更換任何配件，在燒磨損較大的無煙煤情況下，可靠度經(jīng)受住了考驗。其特點是結構簡單，頭部件更換方便且永不變形。尤其是要改變直流外風噴射速度和旋流內風的旋流度時，則更為方便快捷，大大縮短了檢修時間，為無煙煤摻混調節(jié)創(chuàng)造了良好條件。

　　2.該燃燒器操作簡單，容易掌握，在操作時只需調節(jié)兩個內外風微調蝶閥和一個中心風球閥就能改變火焰形狀，滿足窯情變化和各種情況下的煅燒要求，大家把他稱為“傻瓜燃燒器”。同時價格便宜，福建大田和龍巖三德從國外引進的僅一根噴煤管就高達120萬元，而這種噴煤管僅為引進的1/5，所以非常適合我國的國情。我們實現(xiàn)了少花錢多辦事事先確定的改造原則。

　　3.對燒無煙煤來說，二次風溫是一個很重要的條件，據(jù)經(jīng)驗介紹必須高于800 ℃?？墒窃摴臼褂脝瓮怖鋮s機又是濕法窯，必須有一定的冷卻帶，因此二次風溫較低。盡管因使用這種噴煤管一次風量大大減少，二次風溫有所提高，但也僅能達到600～680 ℃。從我們使用情況觀察，如果二次風溫能提高到750℃以上，這種燃燒器燒100%無煙煤應毫無問題?？梢娞岣叨物L溫是繼續(xù)攻關的重要課題，現(xiàn)在公司和研究所正在設法解決，以達到100%燒無煙煤公司的最終目的。

　　4.喂煤的均勻穩(wěn)定也是一個較為重要的影響因素。因此，公司對喂煤系統(tǒng)返風問題進行了多次改造，曾采用過剛性葉輪給料機，緩沖倉，富樂泵等，但效果均不理想。采用這種四風道燃燒器后，因一次風量小，最后通過采用雙管絞刀傾斜放置和價格便宜的螺旋氣力輸送泵就基本上解決了問題，保證了沖板流量計的準確度，起到了指導生產(chǎn)控制的作用，改造后的喂料系統(tǒng)如圖2所示。雙管絞刀的傾斜放置除增強了密封效果外，還解決了塌倉時產(chǎn)生的遏煤現(xiàn)象。

圖2   改造后喂煤供風和燃燒系統(tǒng)工藝流程圖

1.煤粉倉；  2.雙管絞刀；  3.沖板流量計；  4.螺旋輸送泵；  5.煤風風機；  6.凈風風機；
7.TJB型煤粉燃燒器；  8.內風微調閥門；  9.外風微調閥門；  10.中心風微調閥門 

           
　　參 考 文 獻
　　[1]考宏濤、陸番、李敏、胡道和：預分解窯系統(tǒng)在穩(wěn)定運行條件下的用風，《水泥》2001年第2期。                        
　　[2]江旭昌編著：《回轉窯多風道煤粉燃燒器培訓教材》，中國磷肥工業(yè)協(xié)會、中國硫酸工業(yè)協(xié)會，1999年4月。
　　[3]莊祖坤：SP窯使用無煙煤作燃料，《中國建材》2002年第5期。
　　[4]南京化工大學硅酸鹽工程研究所、福建龍巖三德水泥建材工業(yè)有限公司：《熱工檢測報告》，1999年1月。
　　[5]謝克平：國產(chǎn)四風道煤管φ4X47m燒無煙煤預分解窯上的應用體會，《水泥》，2002年第5期。
　　[6]陳文山、鄭發(fā)基：ROTAFLAM型四風道煤粉燃燒器頭部結構及國產(chǎn)化更換，《水泥》，2004年第7期。
　　[7]江旭昌：無煙煤在水泥回轉窯上的應用條件，內部資料.