Sinoflame燃燒器在無(wú)煙煤水泥生產(chǎn)線上的應(yīng)用

一  前言

無(wú)煙煤的揮發(fā)分較低,比較普通煙煤,起燃點(diǎn)更高、燃盡時(shí)間更長(zhǎng)、固定碳的燃燒更加集中,在水泥熟料煅燒過(guò)程中易出現(xiàn)窯內(nèi)結(jié)圈、結(jié)蛋、長(zhǎng)厚窯皮等現(xiàn)象,給生產(chǎn)帶來(lái)諸多不利,從而嚴(yán)重影響系統(tǒng)的產(chǎn)量和質(zhì)量。一直以來(lái),如何更好地煅燒無(wú)煙煤是行業(yè)內(nèi)很多設(shè)計(jì)院、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)以及水泥集團(tuán)等研究的方向。

我國(guó)南方地區(qū)某條2500t/d水泥生產(chǎn)線,原來(lái)用普通煙煤進(jìn)行煅燒,使用中材裝備集團(tuán)熱工公司第三代燃燒器已達(dá)6年,總體效果一直不錯(cuò)??蛻艉髞?lái)改用無(wú)煙煤,揮發(fā)分由>10%降至2-3%左右,煅燒過(guò)程中就開始出現(xiàn)長(zhǎng)窯皮,而且在回轉(zhuǎn)窯25-30米之間經(jīng)常有結(jié)圈。雖然廠家采取措施,加強(qiáng)了對(duì)煤粉細(xì)度的控制,降低煤粉細(xì)度到R0.08<1,使結(jié)圈現(xiàn)象明顯減少,但長(zhǎng)窯皮一直存在,且熟料的燒失量長(zhǎng)期偏高。

綜合分析這些情況的出現(xiàn),主要原因是客戶使用的第三代燃燒器較適用于煅燒普通煙煤,在燃燒無(wú)煙煤時(shí)不適應(yīng),從而出現(xiàn)煤粉的燃燒速度慢、煤粉的燃盡率低等現(xiàn)象。顯然,在線使用的原型號(hào)燃燒器已不能很好地適應(yīng)后期煤質(zhì)的變化。為此,客戶在業(yè)內(nèi)人士的建議下決定更換燃燒器,選用中材裝備集團(tuán)熱工公司適用于無(wú)煙煤煅燒的第四代Sinoflame新型大推力燃燒器。

中材裝備熱工分公司針對(duì)無(wú)煙煤開發(fā)的大推力燃燒器,結(jié)合熟料在窯內(nèi)煅燒的需求,出口風(fēng)速較高,卷吸高溫二次風(fēng)的能力更強(qiáng),大幅度提高了無(wú)煙煤的著火速度,縮短了燃盡時(shí)間,使煤粉能在合理的范圍內(nèi)燃盡,且火焰調(diào)節(jié)范圍較寬,窯內(nèi)溫度分布更為合理。

二  Sinoflame型燃燒器簡(jiǎn)述

1  頭部結(jié)構(gòu)

Sinoflame型煤粉燃燒器為四風(fēng)道結(jié)構(gòu)型式(頭部結(jié)構(gòu)見圖1)。風(fēng)道順序?yàn)椋ㄓ赏庵羶?nèi)):冷卻風(fēng)、軸流風(fēng)、煤風(fēng)、 旋流風(fēng)(圖2為Sinoflame燃燒器全貌)。

   圖1  Sinoflame燃燒器頭部結(jié)構(gòu)                圖2  Sinoflame燃燒器全貌

2  基本原理及特點(diǎn)

2.1  通過(guò)煤管頭部各主風(fēng)道的合理匹配設(shè)計(jì),可以實(shí)現(xiàn)噴煤管頭部較大的負(fù)壓卷吸區(qū),可有效的卷吸高溫二次風(fēng),確保窯頭煤粉的穩(wěn)定燃燒。

2.2  冷卻風(fēng)道可有效防止燃燒器的頭部磨損及保持一定形狀的火焰,防止出現(xiàn)局部高溫及燒損窯皮。

2.3  Sinoflame型燃燒器由于通道風(fēng)速較高,燃燒器的推力達(dá)1500 m/s.%以上,可滿足各種燃料的充分燃盡,對(duì)提高劣質(zhì)煤的利用十分有利。

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3  Sinoflame燃燒器各風(fēng)道壓力參數(shù)

軸流風(fēng)風(fēng)道壓力:50Kpa~80 Kpa

旋流風(fēng)風(fēng)道壓力:15Kpa~30 Kpa

冷卻風(fēng)風(fēng)道壓力:0.5Kpa~1Kpa

冷卻點(diǎn)火油管風(fēng)道:保持閥門開度在10~20%之間。

四  Sinoflame燃燒器在線調(diào)試過(guò)程

1  點(diǎn)火升溫

1.1  Sinoflame燃燒器的定位

原來(lái)的燃燒器定位在中心位置,但沒有進(jìn)行中心打點(diǎn),只是以安裝燃燒器時(shí)的水平定位為基準(zhǔn)。因此,這次投料對(duì)燃燒器的徑向位置的調(diào)整就以水平中心定位為原始點(diǎn)。

1.2  點(diǎn)火升溫過(guò)程中的火焰控制

點(diǎn)火升溫的過(guò)程和使用其它類型的燃燒器基本相同,即遵循漸進(jìn)、緩慢加風(fēng)的原則。對(duì)于Sinoflame燃燒器而言,一般情況下開始升溫時(shí)軸流風(fēng)風(fēng)壓10000Pa、旋流風(fēng)風(fēng)壓3000Pa左右,但前提是不能滅火。隨著窯內(nèi)溫度逐漸升高,軸流風(fēng)和旋流風(fēng)風(fēng)壓也逐漸升高并且注意它們之間的匹配。到投料前一般加到常規(guī)的、正常的使用風(fēng)壓,可以控制在軸流風(fēng)壓70000Pa、旋流風(fēng)壓20000Pa左右,也可以比正常壓值偏低控制。

1.3  無(wú)煙煤的點(diǎn)火升溫時(shí)間控制

無(wú)煙煤的點(diǎn)火升溫過(guò)程一般都要求時(shí)間短,目的是為了防止升溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成窯內(nèi)形成煤粉圈,預(yù)熱器、煙室內(nèi)長(zhǎng)結(jié)皮等問(wèn)題,所以快速升溫對(duì)無(wú)煙煤來(lái)說(shuō)也有一定必要性。

升溫過(guò)程中在油、煤混燃時(shí),Sinoflame燃燒器表現(xiàn)出比其它類型燃燒器更穩(wěn)定、燃燒更好的優(yōu)勢(shì)。因此,加煤的時(shí)間可以提前,加煤的數(shù)量也可相應(yīng)加大,這本身既可省油,又可縮短升溫時(shí)間。但因?yàn)檩o機(jī)設(shè)備故障,本次升溫過(guò)程距投料10個(gè)小時(shí),時(shí)間比較長(zhǎng),否則投料時(shí)間可以大大提前到 8小時(shí)左右。

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2 投料初期的煅燒操作

初期投料時(shí)燃燒器的軸流風(fēng)風(fēng)壓調(diào)到70000Pa、旋流風(fēng)風(fēng)壓調(diào)到20000Pa,保持這樣的常規(guī)風(fēng)壓先煅燒一個(gè)班次,觀察煅燒情況。因?yàn)閯傞_窯,產(chǎn)量、二次風(fēng)溫比較低,而且原來(lái)窯內(nèi)有一定長(zhǎng)度和厚度的窯皮,所以這個(gè)風(fēng)壓的真實(shí)效果還不能過(guò)早的進(jìn)行定論。

2.1  初期投料后使用Sinoflame燃燒器的效果跟蹤

2.1.1  熟料情況

熟料外觀顏色好、沒有黃芯、比較致密,游離鈣全部合格,唯一一點(diǎn)不足就是熟料的粒度有點(diǎn)偏大,而且全部是很圓的顆粒。結(jié)合窯皮狀況分析是因?yàn)橐合喑霈F(xiàn)太早,窯皮太長(zhǎng)造成的。因?yàn)樵狭⒛ス收项l繁導(dǎo)致生料庫(kù)存較低,窯系統(tǒng)在中等產(chǎn)量下運(yùn)行,二次風(fēng)溫比較低,一般1000℃左右,這是造成火焰拉長(zhǎng)的主要原因。

2.1.2窯皮情況:

投料運(yùn)行2個(gè)班次后,窯內(nèi)窯皮變化不大,燒成帶較長(zhǎng),從筒體掃描儀上看大約25米左右,窯皮比較平整,而且厚度不厚,燒成帶筒體溫度250℃左右,沒有高溫點(diǎn)出現(xiàn),總的來(lái)看后邊的窯皮沒有大量脫落。(見圖3  筒體溫度照片)

圖3  筒體溫度照片

3 使用Sinoflame燃燒器后的第一次操作調(diào)整

因該客戶現(xiàn)場(chǎng)使用的是揮發(fā)分3%左右的無(wú)煙煤,結(jié)合熟料結(jié)粒偏大、燒成帶較長(zhǎng)、而且筒體也無(wú)高溫點(diǎn)出現(xiàn)這些情況,公司技術(shù)人員指導(dǎo)中控操作員重新調(diào)整風(fēng)壓:軸流風(fēng)調(diào)至80000Pa、旋流風(fēng)調(diào)至23000Pa。通過(guò)使用比較高的風(fēng)壓達(dá)到收攏火焰的目的,以期熟料結(jié)粒有所改善、二次風(fēng)溫有所提高,窯內(nèi)窯皮能夠縮短。

3.1  操作調(diào)整后的效果跟蹤

3.1.1  熟料情況

上述操作參數(shù)調(diào)整后,熟料游離鈣全部合格,沒有什么變化;熟料結(jié)粒偏大的現(xiàn)象得到根本改善,而且熟料很致密,同時(shí)熟料的燒失量也降低到0.5左右;二次風(fēng)溫有所升高,因原料庫(kù)存偏少窯產(chǎn)量沒有滿負(fù)荷,二次風(fēng)溫在1050℃左右。

3.1.2窯皮情況

、窯皮發(fā)生了很大的變化,后邊的窯皮大量的垮掉,窯皮真正開始更替;(2)、燒成帶大約16米左右,燒成帶筒體溫度在270℃左右,沒有出現(xiàn)高溫點(diǎn);(3)、過(guò)渡帶溫度平均在340℃左右。

為了降低整體過(guò)渡帶溫度,公司技術(shù)人員與客戶協(xié)商將燃燒器位置下調(diào)20mm左右,正待觀察調(diào)整效果時(shí),生料庫(kù)底輸送系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題,于是被迫止料停窯(此時(shí)筒體掃描儀和現(xiàn)場(chǎng)已沒有對(duì)應(yīng)關(guān)系,筒體溫度只能現(xiàn)場(chǎng)使用測(cè)溫槍點(diǎn)射測(cè)溫)。

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4 使用Sinoflame燃燒器后的第二次操作調(diào)整

應(yīng)客戶要求,對(duì)燃燒器的操作參數(shù)再次進(jìn)行調(diào)整。這是因?yàn)楦G內(nèi)耐火磚已經(jīng)到檢修周期,尤其是過(guò)渡帶的襯磚在當(dāng)時(shí)已經(jīng)很薄了,加之這次投料后設(shè)備運(yùn)行問(wèn)題較多,導(dǎo)致窯系統(tǒng)沒有連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn),頻繁的止料停窯,對(duì)窯襯損傷很大。最后決定把燒成帶延長(zhǎng),使目前的過(guò)渡帶變?yōu)闊蓭?,掛上穩(wěn)定窯皮以保護(hù)窯襯。因此,把軸流風(fēng)風(fēng)壓調(diào)到70000Pa、旋流風(fēng)調(diào)到18000Pa左右。

4.1  二次調(diào)整后的效果跟蹤

第二次操作參數(shù)調(diào)整后,窯皮發(fā)生很大變化。窯皮掛到25米左右,燒成帶溫度在250℃左右,過(guò)渡帶溫度也降到320℃左右,筒體溫度整體大大降低。

5對(duì)客戶的幾點(diǎn)建議:

(1)  因?yàn)槭褂脽o(wú)煙煤,雖然已經(jīng)把煤粉細(xì)度控制得很細(xì)了,但對(duì)風(fēng)壓的控制上還是以偏大控制為好,同時(shí)要注意燒成帶的高溫點(diǎn)和過(guò)渡帶的筒體溫度。

(2)  如使用高風(fēng)壓時(shí),火焰活力會(huì)相對(duì)集中。這時(shí)為了保證筒體溫度,燃燒器位置根據(jù)長(zhǎng)期使用情況可考慮位于偏料、偏下約50mm左右。

(3)  考慮到耐火磚最薄的地方在21米左右,目前的窯皮太長(zhǎng),對(duì)于熟料的煅燒質(zhì)量沒有任何好處。所以根據(jù)窯皮的發(fā)展情況,下一步操作時(shí)還是要緩慢的把風(fēng)壓提起來(lái),使窯皮掛到21米左右最好。這樣既可適當(dāng)壓縮燒成帶,又可保護(hù)窯襯,最主要可防止后面冷圈出現(xiàn),畢竟現(xiàn)場(chǎng)使用的是揮發(fā)分很低的無(wú)煙煤。

五  Sinoflame燃燒器使用后效果

在使用中材裝備集團(tuán)新一代Sinoflame型大推力燃燒器后,該生產(chǎn)線各相關(guān)生產(chǎn)指標(biāo)均有明顯改善,窯臺(tái)時(shí)產(chǎn)量、熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗、熟料燒失量、窯皮狀況(特別是長(zhǎng)窯皮情況)都大有好轉(zhuǎn),窯的熱工制度相對(duì)比較穩(wěn)定,客戶非常滿意。具體熟料產(chǎn)、質(zhì)量情況如下:

1、窯臺(tái)時(shí)產(chǎn)量及煤耗:因燃燒器煅燒能力提高,窯皮情況改善,熟料平均臺(tái)時(shí)產(chǎn)量比以前提高7t/h左右,隨之煤耗有所降低。

2、熟料3天強(qiáng)度:從原來(lái)的平均31MPa提升到33MPa左右。

3、熟料28天強(qiáng)度:從原來(lái)的平均56MPa提升到57MPa左右。

4、熟料燒失量:由原來(lái)的0.8左右降到0.5以下。

結(jié)語(yǔ)

從這個(gè)現(xiàn)場(chǎng)燃燒器的調(diào)整操作過(guò)程來(lái)看,Sinoflame燃燒器在對(duì)無(wú)煙煤的適應(yīng)方面、操作參數(shù)的調(diào)整方面、火焰強(qiáng)度的控制方面,確實(shí)表現(xiàn)優(yōu)異。鑒于此,客戶在新建3500t/h生產(chǎn)線上再次選用同型號(hào)燃燒器,且使用效果良好。


作者單位:中材裝備集團(tuán)有限公司熱工公司 地址:天津市北辰區(qū)引河里北道1號(hào)

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