HJ低氮燃燒器在高海拔地區(qū)的使用簡介

對于眾多水泥企業(yè)而言，有效地控制生產(chǎn)成本能夠幫助其在激烈的市場競爭搶占有利地位，而能耗在生產(chǎn)成本中占據(jù)比重較大，降低生產(chǎn)過程中的煤耗、電耗就成為了企業(yè)控制生產(chǎn)成本的一項有效措施。某公司5000t/d回轉窯位于海拔近3000m的青藏高原西寧市，由于設計等原因，燃煤系統(tǒng)存在一次風量偏高，風機、電機富余量偏大等問題，由此造成的系統(tǒng)煤耗、電耗、氮氧化物排放和氨水用量也較高。為提高回轉窯系統(tǒng)的煅燒能力，同時降低生產(chǎn)成本，該公司的窯頭、窯尾燃燒器均更換為河南匯金智能裝備有限公司生產(chǎn)的HJ低氮燃燒器。使用后可提高并穩(wěn)定熟料產(chǎn)量、質(zhì)量；降低煤耗、電耗、環(huán)保費用等生產(chǎn)成本?，F(xiàn)將使用中的一些情況總結如下：

一、原窯頭燃燒器存在的主要問題

1、一次風用量偏大

一次風機流量為250m3/min，入窯冷風量大，一次風機功率185kw，導致煤耗、電耗偏高；同時有害氣體NOx產(chǎn)生量增多，脫硝系統(tǒng)的氨水用量增大，增加了生產(chǎn)運行成本。

2、推力小

一次風機壓力29.4kpa，造成燃燒器出口風速很低，火焰射流的推力不足，火焰的穩(wěn)定性差，火焰分散無力，二次風溫偏低。

3、熟料產(chǎn)量偏低

由于窯內(nèi)風煤混合不均勻，造成火焰不集中，煤粉燃燒不充分，熟料結粒差，熟料產(chǎn)量偏低。2019年熟料平均日產(chǎn)量為5117t。

4、熟料強度偏低

由于窯內(nèi)火焰剛性差、燒成帶煅燒溫度分布不均，造成熟料強度偏低。2019年熟料3d抗壓強度平均達26.9Mpa，28d抗壓強度平均達57.8Mpa。

5、燃燒器頭部磨損后維修費用高。

6、售后服務不及時。

二、主要工藝設備、原煤及熟料情況

某公司燒成系統(tǒng)主要工藝設備的配置和技術參數(shù)見表1，熟料化學成分、熟料率值及礦物組成見表2，煤粉工業(yè)分析見表3。

三、窯頭用HJ低氮燃燒器的優(yōu)勢

（1）能夠利用更多的高溫二次風

采用HJ低氮燃燒器在保證煤粉充分燃燒的情況下可以有效減少多余一次風進入窯內(nèi)，有利于加快煤粉著火速度，能夠利用更多的高溫二次風。新?lián)Q一次風機的流量為92m3/min，壓力58.8kpa，保證小風量高壓力（原一次風機流量250m3/min，壓力29.4kpa）。

（2）節(jié)電

燃燒器配備一次風機裝機功率低，功率132kw（原一次風機功率185kw）。

（3）推力大

采用較高一次風速，較低一次風量，大推力、大速差設計理念，能夠強化煤風混合，火焰強度高、剛性好、穩(wěn)定性強，使煤粉燃盡率高，能夠提高熟料產(chǎn)量，降低煤耗，提高熟料強度。

（4）調(diào)節(jié)方便、適應性廣

燃燒器凈風各通道安裝渦輪蝸桿調(diào)節(jié)機構，能夠靈活調(diào)節(jié)各風道的截面積；同時各風道設置調(diào)節(jié)風量的閥門，使火焰粗細和長度可調(diào)，能夠形成理想的溫度場和熱工制度，對煤質(zhì)、物料的波動變化適應性強。

（5）便于檢修和更換

燃燒器整機管層布局合理，各風道氣體流動過程中沿程阻力系數(shù)最小。頭部零件采用螺紋連接，拆裝便捷，便于檢修和更換。

（6）售后服務好

匯金公司有技術能力過硬、責任心強的售后服務團隊，能夠在甲方需要技術服務時及時到位，開展優(yōu)質(zhì)服務；同時能夠有針對性地進行技術培訓，并且隨時可以通過電話和微信指導解決生產(chǎn)技術問題。

四、窯頭用HJ低氮燃燒器的結構

    HJ窯頭低氮燃燒器采用五通道四風道結構形式（見圖1）,由外到內(nèi)依次分為：外軸流風道、煤粉風道、旋流風道、渦流風道、點火油槍（清焦器）通道。

圖1 HJ窯頭低氮燃燒器結構形式

圖2 截面積無級調(diào)節(jié)機構

（1）外軸流風道

外軸流風道噴嘴采用帶有一定傾斜錐度的半圓孔結構，降低了風阻，提高了射流強度，外軸流風由間斷的半圓錐形孔噴射，噴出的高速風可以充分卷吸高溫二次風。外軸流風道的出口面積可以無級調(diào)節(jié)（見圖2），進而可以調(diào)節(jié)外軸流風的出口風速。

（2）煤粉風道

煤粉風道設置在外軸流風道和旋流風道之間。在外軸流風和旋流風作用下煤粉迅速擴散、快速著火燃燒；同時外軸流風和旋流風能夠控制煤粉在窯內(nèi)的走向和分布，可以有效調(diào)節(jié)火焰形狀和火焰溫度的分布。

（3）旋流風道

旋流風道設置在煤粉風道的內(nèi)側。旋流風通過多個帶錐度的半圓形螺旋槽的旋流器噴出多個高速旋流風，產(chǎn)生旋流效應，使煤粉在出燃燒器后迅速散開，降低了煤粉濃度，提高了煤粉與空氣的接觸時間和接觸面積，使煤粉能夠快速燃燒，提高了煤粉燃燒效率。旋流風風道的出口面積可以無級調(diào)節(jié)，進而可以調(diào)節(jié)外旋流風的出口風速。

（4）渦流風道

渦流風道設置在旋流風道的內(nèi)側，渦流風由多個帶螺旋角度的旋流器噴出，通過調(diào)整軸向位移可以調(diào)整渦流風噴出的角度，以調(diào)整火焰形狀。配合旋流風，使燃燒火焰更加集中、穩(wěn)定。

五、窯頭用HJ低氮燃燒器的安裝

因為本次技改更換了新的一次風機，所以原一次風機的管道不再使用。新的管道布置見圖3，布置時盡可能地減少直角彎以減小管道阻力，使一次風更加順暢地入窯，能夠起到節(jié)能效果。同時橡膠管既要做好防磨的支點，又要保證燃燒器在正常進出的調(diào)節(jié)中的前后富余量，不得影響正常使用。

圖3 新一次風機的管道和窯頭煤粉輸送管道布置

圖4 處于基本水平的HJ低氮燃燒器

由于原燃燒器在窯內(nèi)的位置基本與窯中心線重合或平行（即同軸狀態(tài)），而HJ低氮燃燒器的安裝要求是燃燒器處于基本水平的狀態(tài)（見圖4），因此將燃燒器頭部支撐抬高7cm，尾部抬高14cm（見圖5、6）,燃燒器整體保持水平狀態(tài)，然后定位，燃燒器頭部在窯內(nèi)斷面調(diào)整到偏下、偏料各20mm（20mm，-20mm）。從點火油槍通道用紅外測溫槍打光點到窯內(nèi)，光點位置在窯內(nèi)向窯尾方向55m處。

圖5 燃燒器頭部提高

圖6 燃燒器頭部支撐抬高70mm

   定位時，使用的水平儀必須是直尺式磁鐵水平儀（見圖7），不能用框式水平儀（見圖8）以免影響定位的準確性。

圖7 直尺式磁鐵水平儀

圖8 框式水平儀

六、窯頭用HJ低氮燃燒器使用中遇到的問題及解決

1.生料KH偏低

窯投料后因生料磨開不起來，生料均化庫內(nèi)的生料KH偏低，為保護窯皮和耐火磚，需要把火力調(diào)軟一些。外風截面積由25mm增大到30mm，閥門開度90°，壓力38kpa,內(nèi)風截面積由25mm減小到15mm，閥門開度90°，壓力表32kpa,中心風截面積5mm，閥門開度由10°增大到15°，壓力16kpa。

2.窯筒體溫度偏高

4月3日18:30窯筒體22.5m處溫度最高390℃，采取以下措施：

①開窯筒體冷卻風機；

②調(diào)整燃燒器：頭部向下調(diào)整15mm；

③減頭煤，一次風量減小到66 m3/min，一次風機出口壓力保持40.8kpa左右。

19:30該處溫度降低至366℃，20:20降低至350℃。4月4日9:16燃燒器恢復正常狀態(tài)。

3.燃燒器頭部下面長“胡子”

   燃燒器頭部下面長出較大的“胡子”后，嚴重阻礙了外風卷吸高溫二次風，影響了窯頭煤粉的快速燃燒，造成窯況惡化，產(chǎn)量一度下降到360t/h，游離鈣合格率下降。清理燃燒器頭部下面較大的“胡子”后，窯況很快好轉，產(chǎn)質(zhì)量很快恢復正常。后來制定操作規(guī)程，定期清理燃燒器頭部下面的“胡子”，防止因此影響正常煅燒。

4.燃燒器端面“結焦”

窯頭燃燒器端面“結焦”嚴重后，部分外風出口被堵塞，減小了外風卷吸高溫二次風的能力，影響了窯頭煤粉的快速燃燒，同時火焰形狀會發(fā)生改變，嚴重時有可能會傷及窯皮和窯襯，影響窯系統(tǒng)的安全運行。使用專用清焦器（見圖9）清焦后，火焰形狀恢復正常，窯況好轉。

圖9 專用清焦器

七、窯尾燃燒器的更換

分解爐原燃燒器（共兩根）整體磨損嚴重（見圖10），需更換。由于分解爐（見圖11）爐容過?。s1250m3），以前正常生產(chǎn)中曾多次出現(xiàn)過分解爐加煤而不燃燒的情況。為了保證分解爐內(nèi)煤粉的充分分散，加速煤粉的燃燒，決定在原基礎上再增加兩根燃燒器（見圖12、13、14）。

圖10 原分解爐燃燒器

圖11 分解爐

圖12 新?lián)Q的分解爐燃燒器

圖13 新增加的分解爐燃燒器

 圖14 新的分解爐燃燒器頭部

八、使用效果

在其它工藝技術沒有改造、熟料三率值和煤粉各項指標保持基本不變的情況下，使用HJ低氮燃燒器后，熟料產(chǎn)量由原來的5118 t/d提高并穩(wěn)定在5300t/d～5500t/d，有較大幅度的提高，熟料3d抗壓強度27.5Mpa左右，噸熟料標煤耗降低1Kg，每日節(jié)電1000kw·h以上，每年可直接節(jié)約煤耗、電耗、生產(chǎn)成本約：271.9萬元，節(jié)能效果顯著。使用后，主要經(jīng)濟技術指標的對比見表4，窯中控操作畫面見圖15。

圖15  窯中控操作畫面

采用HJ低氮燃燒器在保證煤粉充分燃燒的情況下，可以有效減少多余一次風進入窯內(nèi)，有利于加快煤粉著火的速度；較少的一次風用量可以降低煤耗和電耗；火焰剛性好，不偏不散，調(diào)節(jié)方便，能更好地保護窯皮和耐火磚，提高運轉率；改造后，一次風量下降，煤粉混合均勻，煅燒穩(wěn)定，降低了火焰的峰值溫度，減少NOX的產(chǎn)生，降低了脫硝費用等生產(chǎn)成本。