TJB型旋流式四风道煤粉燃烧器在湿法回转窑上烧无烟煤的应用

　　一、概述

　　分析认为原用的三风道煤粉燃烧器性能差，一次用风量过大[1],二次风温过低，这是限制无烟煤掺混率进一步提高的瓶颈。从资料得知，烧无烟煤必须有先进的真品四风道煤粉燃烧器，即有的称为“超音速燃烧器”[2]。该公司对福建大田水泥厂600 t/d旋风预热器窑和福建龙岩三德水泥有限公司2000 t/d预分解窑烧无烟煤的生产线进行了考察，前者采用单筒冷却机和法国皮拉德公司Rotaflam型旋流式四风道煤粉燃烧器，二次风温可高达800 ℃以上[3]，后者使用篦冷机和德国洪堡公司PYRO-JET型四风道煤粉燃烧器，二次风温可高达1250 ℃，两个厂都能烧100%无烟煤。后者因为火砖寿命短，容易结后圈，产量和热耗都未达设计指标[4]而订购了国产TJB型四风道煤粉燃烧器，使用效果很好。火砖寿命由不到三个月提高到九个月，结后圈基本消除，产质量也有较大改善[5]。前者也让天津市博纳建材高科技研究所给制作了头部件，效果也很好[6]。这就坚定了该公司使用国产四风道的信心，于2001年12月订购了这个研究所一根TJB-K-6型旋流式四风道煤粉喷燃管。为适应这种燃烧器低一次风的要求，对原用两台罗茨风机进行了相应改造。到目前为止，使用效果甚佳。不仅各项技术经济指标提高显著，而且可靠度经受住了考验。在二次风温不到700 ℃的条件下[7]，无烟煤掺混率达到90%以上，产量由26.5 t/h提高到30 t/h；熟料质量明显改善，3d强度由21.91 MPa提高到27.64 MPa，28d强度由53.16 MPa提高到60.57 MPa；节煤节电相当可观，节煤18.87 kg/t.cl，即每年节煤约4600 t/a,节电3.1 kWh/t.cl，即每年节电约7.6×104  kWh/a；火砖寿命由120 d提高到300 d等，公司获得了很大的效益。现将具体情况简介于下，供湿法窑厂和有关企业参考。

　　二、工艺流程和主要设备简介

　　该公司是典型的传统湿法回转窑生产线，生产工艺流程如图1所示。配置好的料浆由勺式喂料机1通过喂料管2喂入窑内，经回转窑3烧好的熟料由窑头罩4排入到单筒冷却机5进行冷却。冷却后的熟料经熟料斗式输送机运送到熟料库。窑尾冷烟室6沉积下来的和电收尘器7收集下来的窑灰分别通过拉链机8和9输送到斗式提升机10中，提升后通过拉链机11输送到提升机12中，提升后入窑中回灰仓13，经双管螺旋输送机14由窑中喂料装置15入窑，混入新料中进行煅烧。窑尾废气经电收尘器除尘后，通过窑尾排风机16和烟囱17排入大气。回转窑煅烧物料的热量由喷燃管18将煤粉喷入窑内燃烧提供。

 
图1    回转窑工艺流程图

1.勺式喂料机； 2.喂料管； 3.回转窑； 4.窑头罩； 5.单筒冷却机； 6.冷烟窑； 7.电收尘器； 8.拉链机； 9. 拉链机； 10.斗式提升机； 11.拉链机；12.提升机； 13.回灰仓； 14.双管螺旋输送机； 15.窑中喂料装置； 16.窑尾风机； 17.烟囱； 18.喷燃管；

　　三、原用三风道煤粉燃烧器存在的主要问题

　　1.单筒冷却机的二次风温本身就不高，再加上一次风（含煤风）用量大，因而导致二次风温更加低下，仅为500～550 ℃；

　　2.因煤风风量大，压力高，喂煤系统返风严重，影响冲板流量计的计量精度，造成计量不准，影响正常操作；

　　3.喷煤管不耐磨，使用寿命短。使用一段时间后就发生变形，导致火焰跑偏，经常刷窑皮、烧砖、窑皮严重凹凸不平，火砖寿命仅能达120天；

　　4.风煤混合既不充分也不均匀，煤粉燃烧不完全，造成还原气氛严重，fCaO高，经常产生大量黄心料。不仅影响熟料质量，还造成粉磨电耗增高。当喂煤量稍增大时，这些问题就更加严重；

　　5.火焰调节不灵活，火焰形状难以控制，对煤质波动和生料波动的适应性很差。

　　由上述可见，原用的三风道煤粉燃烧器性能差，可靠度低，不仅限制了无烟煤的掺混率提高，而且也限制了其他技术经济指标的改善，因此决定更换性能好的燃烧器。

　　四、改造前后情况

　　1.改造前后的用煤

　　该公司所用的烟煤来自河南平顶山，无烟煤来自本地。现将改造前后的原煤及煤粉的工业和化学分析等有关数据列在表1中。       

原煤及煤粉的工业和化学分析等有关数据 

　　2.两台罗茨风机的改造

　　为适应新更换TJB型四风道喷燃管的要术和节省改造费用，决定不重新定购风机而利用原有，针对原两台罗茨风机均为带传动的特点进行改造。将原煤风风机的电动机安装在净风风机上，煤风风机换一台小功率的电动机，通过改造三角皮带轮的直径满足风机参数要求，详见表2。实践证明非常成功，仅此一项就为公司节省约51万元。    

两台罗茨风机改造前后数据

　　3.改造前后主要技术经济指标的对比

　　改造后经近三年的生产运行，各项主要技术经济指标都有显著的改善，详见表3。公司取得了很大的经济效益，熟料生产成本降低了13.5 元/t.cl，每年可增收400～500万。

 改造前后主要技术经济指标的对比 

　　五、几点体会

　　1.TJB型四风道燃烧器从2002年3月开始投入使用至今未曾更换任何配件，在烧磨损较大的无烟煤情况下，可靠度经受住了考验。其特点是结构简单，头部件更换方便且永不变形。尤其是要改变直流外风喷射速度和旋流内风的旋流度时，则更为方便快捷，大大缩短了检修时间，为无烟煤掺混调节创造了良好条件。

　　2.该燃烧器操作简单，容易掌握，在操作时只需调节两个内外风微调蝶阀和一个中心风球阀就能改变火焰形状，满足窑情变化和各种情况下的煅烧要求，大家把他称为“傻瓜燃烧器”。同时价格便宜，福建大田和龙岩三德从国外引进的仅一根喷煤管就高达120万元，而这种喷煤管仅为引进的1/5，所以非常适合我国的国情。我们实现了少花钱多办事事先确定的改造原则。

　　3.对烧无烟煤来说，二次风温是一个很重要的条件，据经验介绍必须高于800 ℃。可是该公司使用单筒冷却机又是湿法窑，必须有一定的冷却带，因此二次风温较低。尽管因使用这种喷煤管一次风量大大减少，二次风温有所提高，但也仅能达到600～680 ℃。从我们使用情况观察，如果二次风温能提高到750℃以上，这种燃烧器烧100%无烟煤应毫无问题。可见提高二次风温是继续攻关的重要课题，现在公司和研究所正在设法解决，以达到100%烧无烟煤公司的最终目的。

　　4.喂煤的均匀稳定也是一个较为重要的影响因素。因此，公司对喂煤系统返风问题进行了多次改造，曾采用过刚性叶轮给料机，缓冲仓，富乐泵等，但效果均不理想。采用这种四风道燃烧器后，因一次风量小，最后通过采用双管绞刀倾斜放置和价格便宜的螺旋气力输送泵就基本上解决了问题，保证了冲板流量计的准确度，起到了指导生产控制的作用，改造后的喂料系统如图2所示。双管绞刀的倾斜放置除增强了密封效果外，还解决了塌仓时产生的遏煤现象。

图2   改造后喂煤供风和燃烧系统工艺流程图

1.煤粉仓；  2.双管绞刀；  3.冲板流量计；  4.螺旋输送泵；  5.煤风风机；  6.净风风机；
7.TJB型煤粉燃烧器；  8.内风微调阀门；  9.外风微调阀门；  10.中心风微调阀门 

           
　　参 考 文 献
　　[1]考宏涛、陆番、李敏、胡道和：预分解窑系统在稳定运行条件下的用风，《水泥》2001年第2期。                        
　　[2]江旭昌编著：《回转窑多风道煤粉燃烧器培训教材》，中国磷肥工业协会、中国硫酸工业协会，1999年4月。
　　[3]庄祖坤：SP窑使用无烟煤作燃料，《中国建材》2002年第5期。
　　[4]南京化工大学硅酸盐工程研究所、福建龙岩三德水泥建材工业有限公司：《热工检测报告》，1999年1月。
　　[5]谢克平：国产四风道煤管φ4X47m烧无烟煤预分解窑上的应用体会，《水泥》，2002年第5期。
　　[6]陈文山、郑发基：ROTAFLAM型四风道煤粉燃烧器头部结构及国产化更换，《水泥》，2004年第7期。
　　[7]江旭昌：无烟煤在水泥回转窑上的应用条件，内部资料.