煤粉制备及燃烧系统的改造

中国长城铝业公司水泥厂有4台窑尾带料浆蒸发机的湿法短窑，每台窑配1套风扫式煤磨系统，多年来一直采用单通道燃烧器烧优质烟煤，窑的规格Φ3.3m/3.6m×65m、Φ3.6m×65m各两台，平均台时产量16t/h，熟料标准煤耗255kg/t。2000年我们对4台湿法窑的煤粉制备及煤粉燃烧系统进行改造，取得了显著的效果。  

1　改造前状况分析 

改造前煤粉制备及燃烧系统工艺流程见图1。 

图1　改造前工艺流程图 
　　
1.热风炉；2.原煤仓；3.煤磨；4.粗粉分离器；5.细粉分离器；6.煤粉仓；7.双管螺旋喂料机；8.单风道燃烧器；9.回转窑；10.冷却机；11.电除尘器；12.一次风机；13.循环风机 

1.1　煤粉制备系统 
　　
煤粉制备采用Φ2.2m×4.4m、Φ2.3m×6.5m风扫式煤磨各2台，台时产量6.5t/h，煤粉细度<12%(0.08mm标准筛筛余)，分别向4台窑供给煤粉。进厂原煤经皮带机入磨，粉磨后的煤粉随气流经过粗粉分离器，分离出的粗粉回磨继续粉磨，细粉随气流进细粉分离器，分离出的细粉入煤粉仓。出细粉分离器的废气一部分做一次风入窑，一部分做煤磨循环风使用。煤粉制备系统未设除尘器，由于煤粉制备系统的循环风与入窑的一次风相关联，其风量的平衡会因煤磨和窑操作单因素的变化而破坏，从而影响窑热工制度和煤磨操作的稳定。该系统工艺落后，漏风严重，磨内通风不好，热风不稳，造成煤磨产量低，电耗高，煤粉细度粗，水分大。 

1.2　煤粉燃烧系统 
　　
煤粉仓的煤粉经双管螺旋喂料机喂入风煤混合器，由一次风把煤粉通过单通道燃烧器吹入窑内燃烧。使用单通道燃烧器主要存在如下问题: 
　　
1)一次风大，二次风小。一次风占燃烧空气量的42%，二次风仅占53%，一、二次风比例严重失调，热工制度不合理。 
　　
2)单通道燃烧器风速低(60m/s左右)，扰动量小，使风煤混合不好，黑火头长，燃烧效率低，提温慢，对不同煤质适应性差。 
　　
3)火焰形状调整范围窄，操作不便，不利于处理窑内异常现象，影响回转窑产量和质量的提高。 

2　改造措施 

　　 
2.1　煤粉制备系统 
　　
改变原有工艺流程，使煤磨废气与窑头一次风分开，成为相互独立的系统，煤磨所用热风由篦式冷却机改到窑头罩取风，保证煤磨烘干热风。煤磨废气由除尘器净化达标后经排风机排入大气，排风量的大小由变频调速器来调整，确保磨内通风。煤磨收尘选用MDC型防爆袋除尘器，其滤袋采用防静电无纺布针刺尼滤布，滤袋形式为多褶宽幅扁型，清灰方式为高压风机分室反吹风清灰，由PLC自动控制清灰时间和间隔。根据现场位置和条件，对2号、4号煤磨改造，保留细粉分离器前的流程及设备，增加1台MDC型袋除尘器和1台排风机，设计较高的处理风量(26000～32500m3/h)和较低的过滤风速(<0.8m/min)，保证磨内通风良好和延长滤袋寿命。 

2.2　煤粉燃烧系统 
　　
拆除原有一次风机和单通道燃烧器，新增罗茨风机、螺旋泵和多通道燃烧器。一次风分为煤风和净风，由2台罗茨风机分别供给，净风又分为外风、内风和中心风。煤风的作用是将煤粉通过燃烧器送入窑内，净风的作用是将风煤混合均匀，提高燃烧效率，调整火焰形状。煤风和净风风量大小是靠变频器调节罗茨风机转速来控制，外风、内风、中心风的比例是根据窑内烧成需要靠阀门调节。煤粉仓的煤粉通过双管螺旋喂料机喂入螺旋泵，由煤风将煤粉通过燃烧器吹入窑内燃烧，喂煤量的大小由变频器调节双管喂料机转速来控制。多通道燃烧器的位置可前、后、上、下调节，操作方便灵活。 
　　
煤粉燃烧系统改造先把单通道燃烧器改为双通道、三通道燃烧器，取得一定效果后再改用多通道燃烧器。由于改造比较谨慎，结构不断优化，最终达到了用低挥发分煤取代优质烟煤的效果。 
　　
改造后煤粉制备及燃烧系统工艺流程见图2。 

图2　改造后工艺流程图 
　　
1.热风炉；2.原煤仓；3.煤磨；4.粗粉分离器；5.细粉分离器；6.煤粉仓；7.双管螺旋喂料机；8.四风道燃烧器；9.回转窑；10.冷却机；11.电除尘器；12.13.罗茨风机；14.螺旋泵；15.除尘器；16.排风机 


3　使用效果 

　　 
3.1　煤磨产量 
　　
1999年7月对4号煤磨系统进行了热工标定，结果表明，整个系统的风量、风压匹配不好，漏风严重，一次风与煤磨循环风工作平衡点不易调整到位。改造后，系统问题得到解决，煤磨台时产量由6.5t/h提高到9～10t/h。改后由2台煤磨供4台窑用煤。 

3.2　煤粉质量 
　　
在煤粉制备系统运行中，保证出磨温度和袋除尘器前后压差，使系统风量、风压及含尘量处于相对稳定状态，粗粉分离器转速由600r/min提高至800r/min，煤粉细度由12%～15%降至6%～8%(0.080mm标准筛筛余)，水分由2.5%降至1.5%～2.0%。 

3.3　改用低挥发分煤 
　　
使用单通道燃烧器必须烧优质烟煤，成本较高，改用多通道燃烧器后，可烧低挥发分煤，成本较低。改造前后烧成用煤质量变化见表1。  

在实施过程中，曾在窑上试烧低挥发分煤，结果表明，单通道燃烧器用低挥发分煤，经常跑生料，提温慢，影响正常生产，三通道燃烧器用低挥发分煤能正常煅烧熟料，多通道燃烧器用低挥发分煤不仅能正常煅烧熟料，而且对提高熟料质量和节煤效果明显。 

3.4　熟料质量 
　　
我们对改造前后各一个月的熟料强度进行统计分析，数据见表2。 

通过比较可以看出，改造后用低挥发分煤，灰分含量较高，对熟料质量不但没有影响，而且各龄期强度都有不同程度的提高。 

3.5　节煤节电 
　　
项目实施后，一次风比例减少至11%，二次风增加，提高了热利用率，应用新型燃烧技术，提高煤粉燃烧效率和窑的运转率，使煤耗降低，煤粉制备系统与窑操作分开，工艺条件得到改善，台时产量增加，电耗降低，经过测试，熟料标准煤耗由原来的255kg/t降为234kg/t，煤磨电耗由38.5kWh/t降为27.9kWh/t。 

4　结论 

　　煤粉制备及燃烧系统改造后，煤磨产量大幅提高，电耗明显下降，应用多通道燃烧器使煤粉燃烧充分、操作方便、生产稳定，提高熟料产量和质量，降低熟料热耗。