國產(chǎn)四風(fēng)道煤管在Φ4m×47m燒無煙煤預(yù)分解窯上的應(yīng)用體會

1　試用四風(fēng)道煤管的目的  

　　三德水泥建材工業(yè)有限公司Φ4m×47m新型干法窯100%燒無煙煤生產(chǎn)線于1997年投產(chǎn)。燃燒器原選用KHD生產(chǎn)的三風(fēng)道煤管，并有1根備用。經(jīng)2年多的試運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)有如下問題: 
　　
1)煤管口徑設(shè)計過大，導(dǎo)致在保證一次風(fēng)出口風(fēng)速相同的條件下一次風(fēng)量偏大，經(jīng)南京化工大學(xué)熱工標(biāo)定測算為占窯用總風(fēng)量的16.5%，這顯然比燒無煙煤所需要的一次風(fēng)量要大1倍以上(設(shè)計為6.3%)。這是熟料熱耗未達(dá)標(biāo)的主要原因之一。 
　　
2)由于一次風(fēng)大，使煤粉濃度變小，并降低了空氣溫度，使火焰發(fā)散，尤其煤風(fēng)過大時易結(jié)圈，而后火焰更易粗且短，惡化各種操作參數(shù)。 
　　
3)煤管口徑大，使調(diào)節(jié)內(nèi)、外風(fēng)的靈敏度大大降低，火焰形狀的變化范圍過窄，對窯襯和窯皮保護(hù)及窯況變化的反應(yīng)能力差。運(yùn)轉(zhuǎn)2年內(nèi)，進(jìn)口耐火磚的實際運(yùn)轉(zhuǎn)周期平均為3個月左右。 
　　
為此，KHD公司也愿意賠償就此造成的損失，彌補(bǔ)的辦法是更換窯頭一次風(fēng)機(jī)。但我們認(rèn)為關(guān)鍵是減小煤管口徑，并乘此機(jī)會試用天津博納科技公司的四風(fēng)道煤管，其僅20余萬元。 
　　
與三風(fēng)道煤管相比，四風(fēng)道煤管中心多設(shè)1個風(fēng)量很小(<1%)，風(fēng)壓不大(約600Pa)的中心風(fēng)管，其作用是確保煤管出口處有微正壓，不但防止點(diǎn)燃的煤粉倒灌，燒壞煤嘴，而且確保煤嘴端部始終處于中心風(fēng)的冷卻保護(hù)，也有利于火焰穩(wěn)定，并減少NOx有害氣體的形成。 

2　實際使用情況 

　　
從2000年元月8日到8月14日的幾個周期中，均是以煤管外澆注料的損壞而結(jié)束，澆注料壽命僅有15～20d。這也是使用三風(fēng)道煤管存在的問題。 
　　
原因分析:圖1為該公司三次風(fēng)管、窯頭罩和噴煤管的相對位置。三次風(fēng)管在抽取熱風(fēng)的同時，勢必將熟料細(xì)粉帶起，對噴煤管前進(jìn)方向右下側(cè)澆注料進(jìn)行沖刷。這種三次風(fēng)管的布置以及與窯、篦冷機(jī)的相對位置在各廠并不多見，但確屬設(shè)計遺留難以糾正的問題。因為只訂購1根四風(fēng)道煤管，只好與三風(fēng)道煤管輪換使用，給分析結(jié)果帶來很多麻煩。 

圖1　三次風(fēng)管、窯頭罩和煤管相對位置 

　　
在試用四風(fēng)道煤管時，又同時進(jìn)行了用空氣炮消除煤管頂端“蠟燭”(堆積的熔融熟料，原2根進(jìn)口的KHD煤管曾為此被壓彎)的試驗。即:將Φ100mm的壓縮空氣管路平敷在煤管上方，用澆注料同時包扎在一起。在用空氣炮定時吹打“蠟燭”時，雖能緩解“蠟燭”的增高，但吹打所產(chǎn)生的振動使?jié)沧⒘袭a(chǎn)生了裂紋，并越來越大。而壓縮空氣管道也由于高溫空氣的影響，在更換澆注料的同時需修補(bǔ)或更新。8月14日，由于高溫氣體通過澆注料的裂紋直接燒蝕了大量扒釘，致使?jié)沧⒘险w脫落，發(fā)現(xiàn)又不及時，導(dǎo)致煤管燒彎，四風(fēng)道煤管的試燒告一段落。 

3　生產(chǎn)總結(jié) 

　　 
3.1　煤耗 
表1、表2分別為使用2種不同煤管后的熟料熱耗及對熟料標(biāo)號的影響。  

表1 各月煤耗與熟料標(biāo)號統(tǒng)計 



注：2月22日后窯口的密封圈全部脫落，漏料漏風(fēng)嚴(yán)重，至28日止，這段時間熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗高達(dá)138.3kg/t，所以2月份包括這段時間煤耗偏高。  


　　從表1、2中可看出: 
　　
1)改用四風(fēng)道煤管后，一次風(fēng)用量相應(yīng)下調(diào)，下調(diào)的手段是將供內(nèi)、外風(fēng)的離心風(fēng)機(jī)風(fēng)門關(guān)小，供煤風(fēng)的羅茨風(fēng)機(jī)旁路放風(fēng)口加大。2000年用四風(fēng)道的4個月平均煤耗比1999年后4個月平均煤耗下降了1.8%(包括2月22～28日的異常情況)，此降低的幅度遠(yuǎn)未達(dá)到預(yù)想的目標(biāo)。我們認(rèn)為這是因為目前的一次風(fēng)的調(diào)節(jié)手段受到嚴(yán)重限制，尤其是供煤風(fēng)的羅茨風(fēng)機(jī)的風(fēng)量減少是以犧牲風(fēng)壓為代價的。 
　　
2)比較煤耗應(yīng)以生料易燒性等相同條件為前提，即配料及熟料標(biāo)號應(yīng)基本相同。1999年9月為進(jìn)一步提高熟料標(biāo)號，為ISO新標(biāo)準(zhǔn)過渡打好基礎(chǔ)，配比有意提高了硅率和飽和比，結(jié)果熟料標(biāo)號月平均提高3MPa左右，但與此同時煤耗也有2%左右增加。 
　　
3)由于2根煤管交替使用，并未看出四風(fēng)道的比三風(fēng)道的熱耗有何降低，相反，三風(fēng)道煤管用煤還要略低些。這其中的原因一方面相鄰期間用四風(fēng)道煤管燒出的熟料強(qiáng)度要高出2MPa左右；另一方面，四風(fēng)道煤管一次風(fēng)的降低受現(xiàn)有風(fēng)機(jī)的限制。目前，一次風(fēng)的小范圍壓縮恰恰適合三風(fēng)道煤管的改善需要，所以其節(jié)煤效果反而好些，四風(fēng)道煤管則必須更換型號小的風(fēng)機(jī)。根據(jù)2種煤管的實際口徑計算，四風(fēng)道煤管斷面已縮小為原來的52%，因此，風(fēng)量應(yīng)減少為原來的1/2，風(fēng)壓比原來還要略高。 

3.2　后窯口結(jié)圈情況 
　　
以2000年3月22日至4月16日這段周期的窯筒體紅外掃描溫度曲線為例，該周期后窯口沒有結(jié)圈，這是點(diǎn)火以來少有的情況。由此再一次證明，減少一次風(fēng)用量不但是降低熱耗的重要途徑，也是防止窯內(nèi)結(jié)圈必要條件。所以，如果四風(fēng)道煤管配以合理的風(fēng)機(jī)，不僅熱耗能大幅度降低，而且可消除結(jié)圈。 

3.3　窯襯壽命 
　　
1999年9月初更換窯襯后的運(yùn)轉(zhuǎn)周期長達(dá)9個月之久，扣除停窯時間，有170余天。而自1997年點(diǎn)火以來，在此之前的周期最長也不超過100d。這其中的原因當(dāng)然與改善操作、穩(wěn)定窯速有直接關(guān)系，但此煤管的火焰形狀良好也起了很大作用。 

4　幾點(diǎn)體會 

　　
四風(fēng)道煤管由于中心風(fēng)占據(jù)一定截面，因此與相同的煤管相比: 
　　
1)外風(fēng)及煤風(fēng)口徑(截面)均相應(yīng)減少，對于要求同等出口風(fēng)速時，一次風(fēng)量可以大大壓縮，有利于降低熱耗；一次風(fēng)速可以提高很多，此時內(nèi)、外風(fēng)調(diào)節(jié)靈敏度提高，有利于火焰形狀的調(diào)整。 
　　
2)四風(fēng)道煤管在無煙煤上的成功使用，證明了合理地利用內(nèi)、外風(fēng)的不同速度與方向，確保一、二次空氣與燃料的合理攪拌及混合均勻，是適用包括無煙煤在內(nèi)的各種燃料充分燃燒的技術(shù)關(guān)鍵。換言之，正是多風(fēng)道煤管的成功開發(fā)，才為回轉(zhuǎn)窯燃燒劣質(zhì)燃料提供了可能。 
　　
3)確保四風(fēng)道煤管成功使用必須注意如下幾個環(huán)節(jié):①必須有對應(yīng)的一次風(fēng)機(jī)特性相配，特別是作為技改，對原有煤管進(jìn)行替換時，更要考慮原有風(fēng)機(jī)，特別是煤風(fēng)的風(fēng)壓、風(fēng)量能否調(diào)整到需要值，尤其一次風(fēng)機(jī)是羅茨風(fēng)機(jī)時，宜選用變頻調(diào)速電動機(jī)。②如果工藝條件使煤管外澆注料壽命不長，則應(yīng)訂2根煤管，做為設(shè)計制造廠家也應(yīng)充分考慮煤管的易換性，比如只換伸入窯內(nèi)有澆注料的部分，既可降低費(fèi)用，又更換方便。③不宜用空氣炮處理煤管上的“蠟燭”，更不能將壓縮空氣管道與煤管捆綁在一起。 
　　4)使用中未發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)四風(fēng)道煤管制作質(zhì)量問題，且與進(jìn)口產(chǎn)品價格比為1∶(5～10)，因此，除非國外煤管技術(shù)有了新發(fā)展，否則可不選用進(jìn)口產(chǎn)品。