??費(fèi)縣沂州水泥有限公司現(xiàn)有兩條Φ4.8m×74m回轉(zhuǎn)窯，分別于2008年12月和2010年10月投產(chǎn)。所用的窯頭煤粉燃燒器是皮拉德公司（Pillard）剛轉(zhuǎn)讓給法孚皮拉德公司(Fivespillard)時(shí)，后者生產(chǎn)的Rotaflam型四風(fēng)道煤粉燃燒器。該燃燒器雖然也稱(chēng)為Rotaflam型，可是既與皮拉德公司的原Rotaflam型不同，也與法孚皮拉德公司后來(lái)的Novaflam型三風(fēng)道煤粉燃燒器不同。在使用中出現(xiàn)不少問(wèn)題。為此，該公司更換了燃燒器?，F(xiàn)將兩種燃燒器的使用情況及經(jīng)驗(yàn)作一總結(jié)，以供參考。

??1?原燃燒器的基本情況

??1.1?燃燒器的頭部結(jié)構(gòu)

??燃燒器的頭部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1?燃燒器的頭部結(jié)構(gòu)

??可以看出，我公司燃燒器與皮拉德公司的原Rotaflam型燃燒器相比較，除頭部結(jié)構(gòu)去掉攏焰罩之外，其他如風(fēng)道和通道數(shù)量、排列順序和結(jié)構(gòu)基本雷同。顯然，這是法孚皮拉德公司剛從皮拉德公司轉(zhuǎn)接過(guò)來(lái)時(shí)的過(guò)渡產(chǎn)品。

??1.2?配風(fēng)及操作表壓

??燃燒器的配風(fēng)列于表1。

??表1?煤風(fēng)和凈風(fēng)羅茨風(fēng)機(jī)的主要參數(shù)

??實(shí)際操作參數(shù)：

??按要求，在操作時(shí)外風(fēng)表壓控制在24kPa左右，可實(shí)際上我公司兩條線在操作時(shí)的表壓值如表2所列，表中的噴出速度和推力是核算出來(lái)的。

表2?操作時(shí)燃燒器上壓力表的表壓

??1.3?所用煤質(zhì)的工業(yè)分析、水分和細(xì)度

??該公司一直使用優(yōu)質(zhì)煙煤，其工業(yè)分析、水分和細(xì)度列于表3中。

表3?公司使用煤質(zhì)工業(yè)分析、水分和細(xì)度

??2?原燃燒器存在的問(wèn)題及其分析

??2.1?火焰成形不好，推力和剛度不足

??從燃燒器頭部結(jié)構(gòu)看，這種燃燒器為了解決皮拉德公司原同型號(hào)燃燒器攏焰罩磨損過(guò)快的問(wèn)題，將攏焰罩去掉。這就失去對(duì)火焰射流根部收攏的作用，使火焰射流角增大。從設(shè)計(jì)理念上看，這種燃燒器采用的是大風(fēng)量低噴出速度的設(shè)計(jì)理念。由表1和表2可見(jiàn)，雖然一次風(fēng)量很大，但噴出速度很低，造成火焰射流的推力和剛度不足，火焰不穩(wěn)定。由以上兩個(gè)因素，導(dǎo)致火焰分散無(wú)力，熱力不集中，使窯前溫度提不高，出窯熟料溫度低，二、三次風(fēng)溫降低。因此對(duì)熟料良好燒成、分解爐升溫和窯頭余熱發(fā)電系統(tǒng)的良好運(yùn)行都產(chǎn)生很大的不利影響且存在惡性循環(huán)現(xiàn)象。

??2.2?對(duì)煤質(zhì)和喂煤喂料的波動(dòng)適應(yīng)能力差，操作難度大

??當(dāng)煤質(zhì)稍微變差，喂煤和生料來(lái)料稍微不穩(wěn)定時(shí)，火焰就更不穩(wěn)定。經(jīng)常出現(xiàn)兩種情況：一種是煤粉在窯前局部燃燒，火焰高溫區(qū)集中在距窯口3～5m處，出現(xiàn)峰值溫度，不僅損傷窯皮，縮短耐火磚的使用壽命，同時(shí)使窯皮減短，影響熟料的產(chǎn)質(zhì)量；而且還會(huì)造成NOx的生成量增大。另一種是有時(shí)會(huì)出現(xiàn)煤粉不完全燃燒現(xiàn)象，煤粉后燃嚴(yán)重，導(dǎo)致窯尾和煙室溫度增高，窯前溫度降低，熟料煅燒情況變差。以上兩種情況出現(xiàn)時(shí)，都給穩(wěn)定操作帶來(lái)很大困難，一時(shí)半會(huì)調(diào)整不過(guò)來(lái)，增大了操作難度。

??2.3?熟料結(jié)粒不均勻，大顆粒熟料燒不透

??由于火焰發(fā)散而不穩(wěn)定極易損傷窯皮，使窯皮長(zhǎng)度變化頻繁，表面既不堅(jiān)固又不平整，所以熟料結(jié)粒不好、不均齊，粉砂料和過(guò)大顆粒較多。過(guò)大顆粒往往燒不透，2號(hào)窯大顆粒熟料砸開(kāi)后，發(fā)現(xiàn)還有未燃盡的煤粉存在。這種現(xiàn)象不僅使熟料熱耗增高，而且影響熟料質(zhì)量。

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??2.4?一次風(fēng)用量過(guò)大，熟料單位熱耗高

??為與由篦冷機(jī)入窯的高溫二次風(fēng)和由篦冷機(jī)或者窯頭罩抽取到窯尾的次高溫三次風(fēng)相區(qū)別，這里將煤風(fēng)和凈風(fēng)之和，即由燃燒器噴射到窯內(nèi)的冷風(fēng)或常溫風(fēng)稱(chēng)為“一次風(fēng)”。其中的煤風(fēng)一般占一次風(fēng)的三分之一，同時(shí)也有噴出速度，因而也會(huì)產(chǎn)生一定的推力。

??眾所周知，一次風(fēng)過(guò)大有百害而無(wú)一利。

??1）一次風(fēng)過(guò)大時(shí)必然少用篦冷機(jī)的高溫二次風(fēng)，既影響篦冷機(jī)的熱效率，又影響二、三次風(fēng)溫的提高，因而使熟料熱耗增高或浪費(fèi)煤。

??2）一次風(fēng)過(guò)大之后，使窯內(nèi)的廢氣量增大，從窯尾排出廢氣的熱損失增大，也會(huì)造成熟料熱耗增高或者費(fèi)煤。多條生產(chǎn)線的熱工標(biāo)定結(jié)果顯示，窯尾排出廢氣的熱損失約占熟料單位熱耗的20%～29%。

??3）因一次風(fēng)是冷風(fēng)，過(guò)大之后影響煤粉的燃燒速率和燃盡率，不僅費(fèi)煤，而且還會(huì)引起不必要的工藝事故。尤其對(duì)燒低質(zhì)煤（劣質(zhì)煤、低揮發(fā)分煤、無(wú)煙煤等）的影響更大。

??4）一次風(fēng)過(guò)大，會(huì)阻止窯內(nèi)的熱煙氣正常返混，不僅會(huì)降低煤粉燃燒的環(huán)境溫度，而且還會(huì)影響窯內(nèi)合理二次回流區(qū)的形成，極易影響窯皮的規(guī)整性。

??5）一次風(fēng)過(guò)大，風(fēng)中的氮、氧增大，入窯后由于溫度迅速增高，所以有害氣體CO2、SO2和NOx等都相應(yīng)增加，尤其是NOx的增加,會(huì)使脫硝系統(tǒng)的成本增大。

??6）一次風(fēng)量過(guò)大，浪費(fèi)電能。

??一次風(fēng)都是由煤風(fēng)和凈風(fēng)羅茨風(fēng)機(jī)提供的，由于羅茨風(fēng)機(jī)的風(fēng)量大，升壓選擇再不合理，就會(huì)造成所配用的電動(dòng)機(jī)功率增大?，F(xiàn)以我公司的窯頭煤風(fēng)羅茨風(fēng)機(jī)為例加以說(shuō)明。由表1可見(jiàn)，窯頭煤風(fēng)羅茨風(fēng)機(jī)在20℃時(shí)的風(fēng)量為92.4m³/min，升壓至58.8kPa,電動(dòng)機(jī)為132kW，額定電流為240A，實(shí)際運(yùn)行電流為113A,僅為額定電流的47%，還不到一半。顯然是大馬拉小車(chē)，浪費(fèi)很多電能。這是因?yàn)椴粌H風(fēng)量選大，而且升壓選高，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)功率過(guò)大。對(duì)于這樣5000t/d熟料生產(chǎn)線，合理的煤風(fēng)風(fēng)量應(yīng)選為50～65m³/min即可。因?yàn)槊耗ピ诟G頭，沒(méi)有很長(zhǎng)的管路，煤粉輸送系統(tǒng)的阻力根本沒(méi)有58.8kPa，選為49kPa足夠。如是，由羅茨風(fēng)機(jī)樣本可知，電動(dòng)機(jī)功率選為75kW或90kW就足夠。75kW電動(dòng)機(jī)的額定電流約140A，比113A還大24%。這就是說(shuō)，原煤風(fēng)羅茨風(fēng)機(jī)，每年就多耗449400kWh的電能。如果電價(jià)按0.6元/kWh計(jì)，則每年就浪費(fèi)了約27萬(wàn)元。若將兩條線共6臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)都選擇合理，輸送管路規(guī)格選用的也與羅茨風(fēng)機(jī)風(fēng)量相匹配，每年至少可省90多萬(wàn)元的電費(fèi)。

??由上述可以看出，一次風(fēng)過(guò)大是我公司熟料單位熱耗高的主要原因。我公司的一次風(fēng)率經(jīng)計(jì)算高達(dá)21.5%，比性能優(yōu)良燃燒器的一次風(fēng)率12%約大了9%，造成了熟料單位熱耗高達(dá)3239kJ/kg，比同規(guī)模較先進(jìn)指標(biāo)2970kJ/kg約大了9.1%。對(duì)我公司而言，則意味著每年兩條窯多消耗4.5萬(wàn)噸優(yōu)質(zhì)煙煤，同時(shí)還浪費(fèi)了大量的電能。

??3?改換燃燒器

??由于燃燒器存在上述諸多問(wèn)題，我們換用了EPIC型四風(fēng)道煤粉燃燒器。

??3.1?EPIC型燃燒器頭部結(jié)構(gòu)及工作原理

??該燃燒器的頭部結(jié)構(gòu)如圖2所示。外風(fēng)采用小噴嘴噴射，旋流風(fēng)由出口直接噴出，中心風(fēng)通過(guò)板孔式火焰穩(wěn)定器噴出，中心有插入噴油槍的通道，在外風(fēng)外側(cè)采用了攏焰罩。采用高風(fēng)壓低風(fēng)量的設(shè)計(jì)理念。凈風(fēng)羅茨風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為130m³/min，升壓為49kPa。提高外風(fēng)和旋流風(fēng)在熱態(tài)下的噴出速度,最高為280～300m/s，以形成大速差并增大火焰推力，見(jiàn)表4。

圖2?EPIC型燃燒器頭部結(jié)構(gòu)

表4?EPIC型燃燒器操作參數(shù)

??3.2?EPIC型燃燒器的主要特點(diǎn)

??1）由于凈風(fēng)風(fēng)量減少，可以節(jié)煤；

??2）由于噴出速度增高，外風(fēng)卷吸高溫二次風(fēng)能力增強(qiáng)，火焰推力增大，火焰形狀好，可以清除煤粉后燃現(xiàn)象；

??3）采用攏焰罩，既可以保護(hù)頭部免受粉料的沖刷，以延長(zhǎng)頭部部件的使用壽命，又可以在火焰根部起到收攏火焰的作用，進(jìn)而保護(hù)窯頭澆注料和窯皮；

??4）小噴嘴一旦磨損更換容易，大大降低了成本。

??3.3?更換準(zhǔn)備

??1）設(shè)計(jì)的需求

??為了節(jié)省資金，保留原移動(dòng)小車(chē)燃油點(diǎn)火裝置和煤粉輸送系統(tǒng)，只更換了關(guān)鍵的噴煤管構(gòu)件。

??2）為了滿(mǎn)足供貨廠家對(duì)現(xiàn)有凈風(fēng)羅茨風(fēng)機(jī)升壓達(dá)到49kPa的要求，將凈風(fēng)羅茨風(fēng)機(jī)所配套的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行更換。由羅茨風(fēng)機(jī)樣本可知，在風(fēng)量為204 m³/min，升壓為49kPa時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)為220kW。因此，將原有的132kW的電動(dòng)機(jī)更換為220kW的電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)數(shù)未變，仍為1450r/min。

3.4?更換后使用情況

??EPIC型燃燒器首先在2號(hào)窯上于2014年10月1日更換使用，使用的煤粉與原來(lái)沒(méi)有變化，只是一次風(fēng)的凈風(fēng)羅茨風(fēng)機(jī)參數(shù)有所變化，見(jiàn)表5。

表5?改換燃燒器前后凈風(fēng)羅茨風(fēng)機(jī)主要參數(shù)的變化

注：①表中數(shù)值前標(biāo)有“+”號(hào)者表示提高或增大；

②表中風(fēng)量的數(shù)值均指在20℃時(shí)的風(fēng)量值。

??改后，窯運(yùn)行比較穩(wěn)定，在產(chǎn)量不降低的情況下，熟料3d抗壓強(qiáng)度提高了1MPa，熟料質(zhì)量也比較穩(wěn)定，煤耗有所降低，消除了煤粉后燃現(xiàn)象。但窯皮縮短，由原來(lái)的24m降到了20m。顯然稍短，存在短焰急燒現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間調(diào)整，已有改觀，但還需要時(shí)間摸索。