TJB-KP型四风道煤粉燃烧器替代引进产品的应用

　　一、前言

      公司于2003年收购后，为了改变这种状况，决定对影响生产的设备进行整改，于是订购了天津市博纳建材高科技研究所近期开发研制的第二代产品—TJB-KP-6型旋流式四风道煤粉燃烧器。自2004年2月21日更换使用以来，取得了产质量提高，节煤省油节电，可烧挥发分为15% 的低挥发分煤和NOx排放降低50%的技术经济和环保效果。实践表明，性能优良的国产燃烧器比贵4～5倍的引进产品还要好，我们认为再没有必要花昂贵的价钱购买国外进口燃烧器。现将使用情况简介于后，供同行参考。

　　二、TJB-KP-6型四风道喷燃管的结构主要特点

　　为了节省改造资金，保留原有的吊架移动小车和燃油点火助燃装置的供油调节系统。要求供货单位按原喷燃管的外形图设计制造，保证更换顺利，另带一根插入喷燃管中心通道中的喷油枪，并且保证与原供油系统的联接高压输油橡胶软管相配。
TJB-KP-6型四风道喷燃管的构造如图1所示，头部的结构见图2。

图1    TJB-KP-6型四风道喷燃管的外形图

图2    TJB-KP-6型四风道喷燃管的头部结构

　　由图1和图2可见，这种四风道喷燃管在结构上有如下特点：

　　1.各个风道的喷出面积在操作时可以进行由大到小任意调节，使喷出速度达到由小到大的无极调节，达到合理的匹配 ，形成窑况所需要的任何火焰形状，保证窑内温度分布合理，热工制度稳定。各个风道的喷出速度范围如表1所列。 

各个风道喷出的速度范围

注：正常操作的喷出速度是指用于烧挥发分Vad＝25%～28%，低位热值Qnet.ad≥5500×4.18  kJ/㎏.co的预分解窑情况。                         

　　2.除外风套或称拢焰罩外，其余各风道的喷头与其耐热钢接管均以螺纹联接。当某件磨损或烧蚀后都可以随时更换，便于永保喷燃管的优良性能并降低维修费用。

　　3.采用先进的拢焰罩技术，使火焰根部形成缩颈，能够避免产生锋值温度，对保护窑口护板，窑口衬料（耐火砖或浇注料）和窑口筒体不变成喇叭形非常有利。使窑内后部温度提高30～50 ℃，对增强物料的预烧效果，提高产质量有利，如图3所示。

a.一般三风道的火焰根部形状

 
b.真品四风道的火焰根部形状

   C.  三、 四风道燃烧器的窑内温度分布

 图3   三、四风道喷燃管的火焰根部形状和窑内温度分布的不同

　　4.采用中心风和火焰稳定器技术#四风道与三风道的一个重要区别就是多了一股中心风。它的喷出方式目前有两种：一种是由喷油枪喷嘴外圆与其保护管内圆直径之间所形成的环形间隙喷出，如德国洪堡公司于1985年开发的PYRO-JET型四风道煤粉燃烧器就是采用这种，见图4所示。另一种是通过板孔式火焰稳定器的若干个小圆孔喷出，如法国皮拉得公司于1989年开发的Rotaflam型、丹麦史密斯公司于1996年开发的Duoflex型四风道煤粉燃烧器和奥地利尤尼兹姆公司于1997年开发的M·A·S变形四风道（有人误称为双风道）煤粉燃烧器等都是利用这种，如图5所示。

　　由理论分析和生产实践均证明，中心风由板孔式火焰稳定器喷出的效果具有明显的优点。不仅可以冷却喷燃管的头部，使火焰更加稳定，避免回流或回火，延长喷燃管头部的使用寿命，而且通过调节可以配合其它风道改变火焰形状更符合窑况的要求。因此,TJB-KP-6型四风道喷燃管也采用这种先进的结构，使这种四风道喷燃管锦上添花，火焰调节更加灵活方便，减少NOx的排放，对改善环保效果具有重要作用。

图4  PYRO-JET型燃烧器中心风的喷出方式

 
a．Rotaflam型四风道的火焰稳定器

  
 b．Duoflex和M·A·S型燃烧器的火焰稳定器

1.直流风； 2.煤风； 3.旋流风； 4.火焰稳定器（中心风喷出小孔）； 5.燃油点火喷枪通道

图5   国外几种燃烧器的板孔式火焰稳定器

　　5.除各风道在操作时可调节喷出面积之外，在外风，旋流风和中心风管路上还分别设有精密蝶阀调节，因而不仅火焰调节更加灵活方便，范围很宽。外风和旋流风的调节阀门只在窑点火时使用，在正常操作时这两个阀门均应全开，能够减少阻力，可以节能。

　　6.在尾部下煤处采用巧妙的结构和防磨措施,可以保证3～8年不磨漏磨穿,很好地解决了当前燃烧器领域普遍存在的一大难题。

　　三、在我公司的使用效果

　　由于在结构上有上述主要特点，所以性能非常优越，主要反映在以下几方面：

　　1.节煤显著

　　一次风用量小，由原用三风道时的14%降到现在的9%，可以多用1100 ℃的高温二次风，提高了冷却机的热效率；风煤混合强烈、充分、均匀，煤粉的燃尽率高，不完全燃烧现象大大减少，从窑尾CO的降低足可证明这一点；窑皮规整，厚度适中，窑筒体散热损失减少；一次风率降低，窑内的废气生成量减少，窑尾废气的温度降低，热损失减少等，因而节煤。根据统计，节煤4.5%,即每年节煤4000t/a之多,约110多万元。

　　2.节电可观

　　根据供货单位的意见,将原用的净风离心风机改为罗茨风机,风量降低了53%,电动机功率由75 kW降到30 kW,详见表2。从实际运行电流计算,单位熟料电耗降低了0.36 kWh/t.cl,仅此，每年节电为23×104  kWh/a。因为这种燃烧器烧出的熟料结粒均匀,粒度适中并具有微孔结构,因而易磨性改善,煤磨电耗降低。根据水泥粉磨车间统计，单位电耗降低了1.7 kWh/t.ce，每年节电1250000kWh/a ，节资约63万元。因为考虑送煤管道的适应性，煤风风机没有更换，否则煤风风机的功率也可降低，节电效果会更可观。

更换前后风机主要性能参数 

　　3.节油

　　我公司用轻柴油点火和烘窑，原喷燃管所带的喷油枪为塞针式的，点火单位时间用油量为400～600  L/h，采用TJB-KP-6型喷燃管所带的喷油枪点火，单位时间用油量仅为200～250  L/h。可是油煤混烧接火时间却基本相同，这就是说节油50%～58%。 

　　4.环保效益很大

　　应用原燃烧器时，窑尾NOx的浓度为800～1000 ppm，换用TJB-KP-6型喷燃管后，降低到350～600  ppm 。这就是说，NOx降低50%之多，取得了明显的环保效益和社会效益。

　　5.产量提高

　　用原喷燃管时最高的产量为2150 t/d，换用TJB型后最高产量达2250  t/d，提高了4.7%。从2004年3月后,煤质发生较大变化,全硫含量增高到2.3%～3.3%。为避免硫在窑尾预热器和分解炉内的结皮,不敢提高产量,即使如此也能达到2150 t/d。不过，从这段使用看，对TJB型喷燃管的操作还没有熟练，否则产量也还会提高。

　　6.熟料质量改善

　　用原喷燃管时的最高熟料质量为59 MPa，改用TJB型后达到60.5 MPa。后因煤质降低，熟料质量有所下降，4月份平均为58 MPa。从整个实际使用情况看，这种高性能的燃烧器，如果煤质变化不大，比原来提高3～4 MPa不成问题。

　　7.火砖寿命肯定会提高

　　因为使用时间不长，火砖寿命还无准确数据考核。不过从操作看出，火焰形状稳定，窑皮特别平整，厚度适中，熟料结粒均匀，粒度理想，据此可以判定，火砖寿命至少可以提高50%以上。现有一个偶然情况可以证明。在3月12日为了试验净风大小而改用原离心风机供风，约10小时后在距窑口21 m处筒体温度局部升高到500 ℃，经检查发现窑皮掉落，此处与过渡带交接锁砖不牢，火砖剥落1/3厚，只剩127 mm。改换新用的罗茨风机后，一直使用至今无恶化现象。这就充分表明，这种TJB型燃烧器具有保护窑皮的优越性能，使火砖寿命延长是毫无疑问的。究竟能提高多少，这需用运转很长时间后的实践确定。

我公司所用几种煤质的工业分析值  

　　8.对煤质的适应性更强

　　原用喷燃管对煤质要求严格，必须烧优质烟煤。由于国家结构调整，优质烟煤不仅价格飞涨，而且采购困难。于是进厂了一批挥发分为18%的低挥发分的贫煤，结果煅烧相当困难，C5预热器经常堵塞，也就是说不能应用。换用TJB型喷燃管烧挥发分为15%的低挥发分煤毫无问题，烧全硫含量为2.3%～3.3%的高硫煤时也能适应，这是原喷燃管望尘莫及的。我厂使用的几种煤质列在表3中，由此可见TJB型喷燃管对煤质的适应性更宽更强。

　　9.可调性特别好

　　原用喷燃管因为只有旋流风可调，所以可调范围很窄。改用TJB型后，因各个风道的喷出速度均可根据需要进行无级调节，只要恰当匹配，都可以满足任何窑况的相对推力要求，所以调节范围很宽。从3月12日起我们用原来的离心风机代替罗茨风机使用三天，也能适应。这充分表明它的适应性很强，可调节性特别好。

　　四、几点体会

　　1.我们感触最深的是这家供货单位的技术服务特别及时到位，因为我公司既经常与国外供货公司打交道，又与国内许多供货厂家有联系，但从未见过有这么对用户负责的单位。不管遇到什么问题，只要提出他们不管份内和份外的问题都能帮助解决。特别值得一提的是，他们有由工程技术人员和看火技师组成的售后服务队伍。在调试初期，该单位两次派人到厂指导，使喷燃管的使用很快进入正常状态。

　　2.技术资料齐全，具有很强的操作性。他们提供的技术文件有安装调试使用说明书，耐火浇注料的选型及施工要求说明书，喷燃管与窑相对空间最佳方位调节说明书等。我公司原用Fuller-Smidth公司的三风道燃烧器，对这种TJB-KP型的四风道喷燃管并不太熟悉，在操作上也没有经验。这些说明书对我们能够很快地熟悉并掌握它的正确操作，管好用好这种喷燃管起了很大作用。除此而外，对我公司的操作员等有关人员还进行技术培训，有时他们还亲自操作，解决了许多实际问题，我们提高很快。

　　3.在我们使用过程中，供货单位一直跟踪，使操作参数得到及时的调整和完善，达到最佳的使用状态。

　　4.我公司的目标是达到2400～2500 t/d熟料，从现在使用情况观察，满足这一目标要求，这根喷燃管是毫无问题的。但现在因为分解炉的能力不相适应，所以它的能力未能完全发挥出来。我们准备下次停窑时进行改造分解炉，估计达到2400～2500 t/d熟料没有问题，在能力提高后，窑用一次风量降低会更多，可见节能的效果还会更显著。

　　5.对这种TJB-KP型喷燃管的操作还有待于提高，包括对煤质的适应性。即使如此，各项指标也都在不断改善。特别是窑皮异常平整规矩，坚固厚实，这一点非常突出。