低热值无烟煤在15001500t/dt/d生产线上成功煅烧

罗卫洪，李宁，王文清，胡　龙

低热值无烟煤在15001500t/dt/d生产线上成功煅烧

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罗卫洪11，李宁22，王文清22，胡龙22

1　概述

湖南永州莲花水泥有限责任公司目前有两条水泥生产线，1线于2007年底投产，设计产量1500t/d，2线于2011年初投产，设计产量3200t/ d。其中1线自投产以来始终无法适应低热值煤的煅烧，长期使用24244～25080kJ/kg热值的煤粉，2线则使用21318～21736kJ/kg热值的煤粉。1线的燃料成本与系统热耗比2线高，给公司的统一生产管理以及原燃料采购带来了困难。如何实现两条生产线的煤粉共用是公司长期致力解决的问题。2013年7月份湖南永州莲花水泥有限责任公司对1线窑头燃烧器进行了改造，开始使用中材装备集团有限公司热工分公司针对无烟煤而开发的最新型大推力、双旋流燃烧器，其型号为SKBS170-A。使用后改善效果明显，燃烧器完全能适应低热值纯无烟煤的煅烧，解决了长期困扰公司的难题，也是2000t/d以下生产线应用劣质无烟煤煅烧的一个成功范例。

表1　一次风机情况

2　大推力、双旋流燃烧器简介

中材装备集团有限公司热工分公司的大推力、双旋流燃烧器由两台一次风机供风，现场使用一次风机情况见表1。

燃烧器头部（见图1）风道顺序从外到内依次为轴流风、外旋流风、煤风、内旋流风，各风道的作用分别如下：

轴流风：布置于最外圈，通过16个小孔喷射而出，设计风速300m/s，提供喷射气流的轴向速度，具有低风量、高风速、高动量的特点，能更大程度地卷吸高温二次风。对于收拢火焰形状、增强火焰强度及刚度有显著作用。

实际使用时轴流风阀门保持全开。

外旋流风：布置于轴流风道内侧、煤风道外侧，通过燃烧器头部的燃旋流叶片装置喷射而出，设计风速150m/s，提供喷射气流的切向速度，对于卷吸高温二次风也有很大作用，增大外旋流风时可使火焰短而粗，因此在使用高外旋流风配置时需密切关注回转窑筒体温度，防止局部温度过高。

图1　燃烧器头部结构

外旋流风的设计，主要作用是打散煤粉，使煤粉迅速和高温二次风充分混合，强烈燃烧。

煤风：环向出风口结构，设计风速25m/s，起输送煤粉的作用。

内旋流风：布置于煤风道内侧，也通过燃烧器头部的旋流叶片装置喷出，设计风速150m/s，主要作用是继续强化打散煤粉，并在燃烧器头部区域形成负压回流区，使高温烟气回流，煤粉继续快速着火燃烧，形成稳定的火焰。内旋流风增强了煤粉在燃烧过程中的再循环，降低了煤粉燃烧中的局部缺氧，对于降低NOx生成有显著作用。

内旋流风同外旋流风一样，均提供气流喷射的切向速度，增大内旋流风时可使火焰短而粗，系统烧成带温度提高。因此，生产中在提高内旋流风的同时，也需密切关注回转窑筒体温度。

通过这四个主通道的合理匹配设计，可实现燃烧器头部较大的负压卷吸区，可有效卷吸高温的二次风，确保窑头煤粉的稳定着火燃烧，同时燃烧器头部的拢烟罩能保持回转窑内良好的火焰形状，提高煤粉燃尽率，避免出现局部高温烧损窑皮。燃烧器出口风速较高，推力可达1500m/s.%，可确保劣质无烟煤的充分燃尽，同时达到设计风速所需的一次风量约7%，在降低热耗的同时也可降低了系统NOx的生成量。

表2　烧成系统配置

表3　熟料控制率值

表4　目前参数控制

3　烧成系统配置及目前参数控制

烧成系统配置、熟料控制率值以及目前参数控制见表2、3、4。

表5　出磨煤粉工业分析对比

表6　生产情况对比

4　改造前后效果对比

1线以前使用的是扬州某公司的燃烧器，使用期间热耗偏高，无法煅烧低热值的煤粉。自7月份对窑头燃烧器进行改造，并配合以上工艺控制参数，目前窑况、产质量都很稳定。表5、表6分别为窑头燃烧器改造前后的煤粉情况和生产情况。

窑头燃烧器改造之后，窑内热力分布更加合理，窑皮分布平整均匀，窑内无结圈、结蛋、长厚窑皮现象。改造前后的窑皮情况见图2、3。

图2　改造前窑皮分布情况

图3　改造后窑皮分布情况

5　结语

低热值无烟煤的煅烧在生产过程中易造成窑内结圈、结蛋、长厚窑皮现象，严重影响系统的产量和质量，给生产带来诸多不利。这种现象在2000t/d以下的生产线上表现尤为突出。如何实现在小规模生产线上煅烧低热值无烟煤一直是行业内很多设计院、学术机构以及水泥集团等研究的方向。从劣质无烟煤的燃烧特性分析，煤粉起燃点更高、燃尽时间更长、固定碳的燃烧更加集中。结合熟料在窑内煅烧的需求，煤粉必须能在合理的范围内燃尽，且温度分布要合适。火焰过长、过短对烧成系统控制、熟料质量都会产生不利的影响。

中材装备集团有限公司热工分公司针对劣质煤开发的大推力、双旋流燃烧器，其设计原理更加合理，火焰调节范围较宽，出口风速较高，卷吸高温二次风的能力更强，从而大幅度提高了劣质煤粉的着火速度，缩短了燃尽时间，我厂的生产实践也证实了这一点。

莲花水泥1500t/d生产线上低热值无烟煤的成功煅烧，在小规模生产线煅烧劣质煤方面树立了榜样，同时也为劣质煤在水泥煅烧上的广泛推广奠定了基础。

TQTQ172172..622622..2929文献标识码：BB

10011001--61716171（20152015）0101--01030103--0202

通讯地址：1湖南永州莲花水泥有限责任公司，湖南永州425600；2中材装备集团有限公司热工分公司，天津300400；

2014-05-11；编辑：吕光