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    一次窯頭燃燒器技改經歷

    2021-10-20

     一次窯頭燃燒器技改經歷

                       

    0 引言

    回轉窯燃燒器是燒成系統很關鍵的熱工設備。它不僅影響窯系統的熱耗及產量,還對熟料質量產生影響。目前國內外燃燒器的種類繁多,國外公司主要為Pillard、FLS、KHD等,國內則制造企業眾多,良莠不齊。一臺性能優越的燃燒器首先要有足夠高的火焰溫度能夠生產出質量較好的熟料;同時又要求火焰峰值溫度穩定,以保持窯皮穩定,不結厚窯皮,不結圈,窯尾不長副窯皮,延長耐火磚的使用周期;火焰形狀調節靈活,保證燃料燃燒速度和燃燼率,減少窯尾C0的生成量;同時燃燒器設計時合理降低一次風量,以降低熱耗提高產質量以及減少NOx的排放。

     

     

    1 現場燃燒器風機配置以及煤粉質量情況

    重慶某特種水泥公司(以下簡稱某公司)現有一條5 000 t/d 新型干法水泥生產線,回轉窯規格Φ4.8 m×74m,雙系列預熱器帶管道式分解爐系統,回轉窯一直使用某品牌的煤粉燃燒器,現場風機配置以及煤質情況如下:

    燃燒器風機配置表1

    羅茨風機

    風量 /(m3?min-3

    升壓/kPa

    功率/kW

    備注

    窯頭送煤風機

    65

    68.6

    132

    煤粉輸送管道直徑Φ245mm

    一次風機(磁懸浮風機)

    170

    40

    150

    實際使用85% 36kpa

     

    表2 煤粉工業分析成分表

    Qnet,ad kcal/kgcl

    Vad %

    Aad %

    Mad %

    FCad %

    細度R0.08mm

    St.ad %

    5846

    28.38

    14.97

    2.87

    52.79

    5%

    0.99

     

    2 存在問題的原因分析

    2.1  從表1,表2可以看出從設計理念上某公司原使用的燃燒器屬于高風量,低風壓高沖量型。此類型燃燒器適用于煤質較好,揮發分高,灰分低,發熱量高的煙煤,煤質一旦發生變化,熱值低,細度粗,水分大時極易出現煤粉燃燒速度慢,粗顆粒產生沉降,造成燒成帶末端易結厚窯皮易結圈,主窯皮不平整。

    2.2 軸流風和旋流風在出口處混合,煤粉通道在旋流風內側,影響了煤粉與高溫二次風的混合速率,影響了煤粉的燃燒速度和燃盡率,易造成火焰熱力強度不足,火力不集中,火焰偏軟頂料能力差,高產時燒成溫度不夠,熟料質量差,結粒偏細小,造成出窯熟料溫度低,二,三次風溫低,不僅影響窯內煤粉的燃燒效率,對分解爐的煤粉燃燒效果也產生影響。

     

    3  采取的措施   

        襄陽中和機電技術有限公司(以下簡稱中和機電)根據現場風機配置情況經與某公司技術人員共同討論后,決定對現使用的燃燒器進行技改升級,增加單獨的旋流風通道,提高旋流強度,提高火焰熱力強度,提高火焰剛性以及頂料能力,提高煤粉的燃燒速度和燃盡率。工欲善其事,必先利其器,首先介紹一下中和機電燃燒器頭部設計理念,為技改升級提供理論基礎以及經驗總結。

    3.1  中和機電燃燒器噴嘴頭部設計

    1)軸流風開孔截面積

    按照該窯的實際最高臺時產量,頭煤用量和煤質經驗公式并參考二次風溫,小于1050℃時截面積減少5%-10%,劣質煤和無煙煤軸流風的表壓比一般的煙煤高4-5kpa。

    2)旋流風的截面積

    一般按照軸流風截面積的70%-80%設計,以火焰收斂性好,旋流風壓力同時可以達到36-45kpa為適宜。

    3)旋流器角度以及旋流數

      中和機電秉承的燃燒器設計原則“一煤一設計,一窯一修正”,旋流器角度根據煤質情況以及窯的旋轉方向從而確定角度和旋向,煙煤比無煙煤和劣質煤角度稍小。計算旋流數時要考慮葉片的阻塞系數,按中和機電的實際運行值在0.66-0.90之間,盡量不超過1.2。

    4)中心風

       窯內要求火焰溫度較高,中心風孔板的結焦可能性大,可以適當加大中心風的截面積。

    5)一次風比率

    煙煤一次風比率(含煤風)按照12-13%,無煙煤和劣質煤10-12%。

    6)燃燒器火焰推力

    燃燒器火焰推力大,風煤混合好,煤粉燃燒速度快燃盡率高,火焰推力7-12N/MW比較適宜。

     

     

    表3原燃燒器與技改后燃燒器頭部結構參數對比

    對比項目

    原燃燒器

    技改后燃燒器

    性能對比

    原燃燒器

    技改后燃燒器

    風道排布

    由外至內,軸流風、旋流風出口合并,煤風,中心風,點火油槍通道,三風道

    由外至內:防磨圈,軸流風,煤風,旋流風,中心風,點火油槍通道,四風道


        軸旋出口處合二為一,出口動量大,煤粉在軸流、旋流風內側

     

    四通道單旋流,旋流風在煤粉通道內側,獨特的防磨圈設計提高了燃燒器頭部使用壽命

    外風

    環型出口

    總面積約9236mm2

    環形出口 出口面積約7898mm2

    出口面積大,同等風量情況下,風速低,對高溫二次的利用率低

    技改后燃燒器適當減少出口面積,同等風量情況下,風速快,增強了高速軸流風對高溫二次風的卷吸引射能力,更多利用高溫二次風,達到提高燃料燃燒速度和提高火焰強度的效果。

    內風

    具體參數不祥

     

    槽數30個 ,旋流角度 38度,旋流出口面積設計范圍0-4320mm2,零位出口面積2438mm2

     

    旋流風位于煤粉通道外側對煤粉的攪拌打散能力偏弱,壓力低風度低,旋流強度不夠,偏弱,影響煤粉的燃燒速度和燃燼率,對煤質以及窯況的波動適應性差。

    有效控制火焰旋流強度,增強旋流風對燃料和高溫二次風的攪拌混合能力,增強燃燒器對煤質變化及系統工況變化的適應能力,進一步提高燃料燃燒速度和燃盡率,降低還原料比例。

    煤風

    利用原管道燃燒器出口噴出速度25m/s-29m/s。

    中心風

    板孔式火焰穩定器

    板孔式火焰穩定器

    穩定火焰能力較好

    穩定火焰能力較好

    攏焰罩

          無

    頭部做縮頸處理,有利于提高風速,增加動量

    獨特的防磨圈設計,保護噴嘴,延長燃燒器使用壽命。

     

         

          原燃燒器                      升級技改后

     

    4  應用效果

    7月份某公司利用協同停窯機會開始使用技改升級后的燃燒器,窯系統運行穩定,熟料產量有所提高,熟料強度提高1MPa,噸熟料標煤耗下降1kg。熟料結?;揪R致密,無嚴重分級現象,二次風溫提高約50℃以上。

    表5燃燒器頭部技改后熟料產質量對比:

    對比項目

    產量t/d

    28天強度(Mpa)

    標煤耗

    Kg/t熟料

     

    熟料結粒

     

    二次風溫℃

     

    三次風溫℃

    原燃燒器

    6000

    53

     

    99

    不均齊,分級嚴重

    1100

    950

    技改后燃燒器

    6200

    54

     

    98

    基本均齊

    ≥1150

    980

     

    5 結束語

    通過兩個月的生產實踐證明,利用原燃燒器經中和機電進行技改升級后,在充分利用原有設備,不增加額外投資,小投入,大效益,提高了產量和熟料強度,降低了熱耗,解決了易結厚窯皮易結圈等問題,各項指標優于原燃燒器,技改是成功的,降低標煤耗,提高熟料強度,為減少碳排放做出了貢獻,值得借鑒推廣。

    參考文獻:① 趙云峰 窯頭燃燒器使用經驗

    通訊地址:湖北省武漢市洪山區關山大道光谷新世界T1 中和機電(武漢)技術研發中心

     


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