大推力燃烧器应用于劣质煤燃烧的生产实践

刘万平，李宁，吴伟方，董蕊

水泥生产用燃料的燃烧特性对水泥熟料的产质量有较大的影响。劣质煤通常是指高水分、低热值的褐煤和低挥发分、低热值的无烟煤，褐煤起燃点较低，燃尽时间较短，燃烧器需要集中控制火焰的高温区；无烟煤起燃点较高，火焰偏长，燃烧无烟煤时燃烧器需要控制偏窑头方向火焰的高温点。劣质煤不同燃烧器采用的配风方案也不同。通过对燃烧器煤粉的燃烧速率与燃烧冲量进行合理设计，可使窑内火焰的温度分布更加合理，从而满足熟料煅烧的需要。

1 大推力燃烧器的结构及性能

长兴南方水泥有限公司使用的大推力燃烧器由两台一次风机供风，其轴流风和旋流风单独控制，通过对不同风道的风速和风量进行匹配设计，可以得到更加合理的火焰燃烧形状。

燃烧器头部结构如图1所示，风道从外到内依次为冷却风、轴流风、煤风、旋流风风道。通过对以上风道的合理设计，可使燃烧器头部有较大的负压卷吸区，可有效卷吸高温二次风，确保窑头煤粉燃烧稳定。燃烧器最大推力可达1 800m/s·%，可确保劣质煤燃尽。

燃烧器头部采用可拆卸螺纹结构设计，便于头部备件的更换。煤粉通道耐磨层采用特殊堆焊工艺加工制造，增加了燃烧器的整体使用寿命。耐磨件结构如图2所示。

2 应用于低热值无烟煤燃烧

2.1 现场概况

湖南某水泥生产线设计产能1 500t/d，主要燃料为热值较低无烟煤，窑内易结圈、结蛋，严重影响了熟料正常生产，经研究，决定采用大推力燃烧器进行改造。表1为湖南某水泥生产线基本生产参数。

2.2 改造效果

改造前窑系统热耗偏高，无法使用低热值无烟煤煅烧熟料，应用大推力燃烧器改造后，半年多来，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，产质量稳定。改造前后煤粉工业分析对比数据见表2，生产数据对比见表3。

2.3 低热值无烟煤燃烧特性分析

图1 燃烧器头部结构

图2 耐磨件结构

表1 湖南某水泥生产线基本生产参数

表2 煤粉工业分析对比

表3 生产数据对比

表4 煤粉工业分析

表5 基本生产参数

表6 生产数据对比

低热值无烟煤的煅烧易造成窑内结圈、结蛋、长厚窑皮，严重影响窑系统的产质量，给生产运行带来诸多不便。劣质无烟煤煤粉起燃点更高、燃尽时间更长、固定碳的燃烧更加集中，因此，燃烧器必须拥有较高的出口风速，能有效卷吸高温二次风，才能大幅提高煤粉的着火速率，缩短燃尽时间。

3 应用于低热值褐煤燃烧

3.1 现场概况

缅甸某水泥厂海拔900m，回转窑规格φ4.8m×74m，使用的燃料是当地的褐煤，其煤质较差、发热量较低，煤粉燃烧速率较快，窑内温度不够集中，窑况较弱、抗原料波动性较差，对整个烧成系统的产质量都产生了较大的影响。其煤粉工业分析见表4，基本生产参数见表5。

3.2 改造效果

针对该生产线的特点，经研究，决定应用大推力燃烧器进行改造，增加一次风设计量，调整轴流风和旋流风的比例，在风速不变的同时增加火焰整体的冲量，以适应褐煤的煅烧。改造后，经过3个月的生产运行，窑系统产质量较之前均有显著提高。改造前后的生产数据对比见表6。

3.3 褐煤的燃烧特性分析

褐煤的起燃点较低、燃烧速率较快，窑内热力负荷较低。理论上褐煤的内水每增加1%，火焰温度就会下降10℃～15℃，因此该生产线的火焰温度较其他生产线低约200℃～300℃。另外，褐煤固定碳含量低使得熟料产量相同的情况下，煤粉的使用量大增，燃烧所需的一次风量也会增加。实践表明，通过合理设计燃烧器，燃用褐煤的水泥生产线也可显著提高产质量。

4 结语

常规的燃烧器设计难以满足特殊煤粉的燃烧需求，不同的劣质煤应有不同的水泥熟料煅烧方案，只有做到“一煤一设计”才能真正发挥大推力燃烧器的潜能。