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一次窑头燃烧器技改经历

2021-10-20

 一次窑头燃烧器技改经历

                   

0 引言

回转窑燃烧器是烧成系统很关键的热工设备。它不仅影响窑系统的热耗及产量,还对熟料质量产生影响。目前国内外燃烧器的种类繁多,国外公司主要为Pillard、FLS、KHD等,国内则制造企业众多,良莠不齐一台性能优越的燃烧器首先要有足够高的火焰温度能够生产质量好的熟料;同时又要求火焰峰值温度稳定,以保持窑皮稳定,不结厚窑皮,不结圈,窑尾不长窑皮,延长耐火砖的使用周期;火焰形状调节灵活,保证燃料燃烧速度和燃烬率,减少窑尾C0的生成量;同时燃烧器设计时合理降低一次风量,以降低热耗提高产量以及减少NOx的排放。

 

 

1 现场燃烧器风机配置以及煤粉质量情况

重庆某特种水泥公司(以下简称某公司)现有一条5 000 t/d 新型干法水泥生产线回转窑规格Φ4.8 74m系列预热器带管道式分解炉系统,回转窑一直使用某品牌的煤粉燃烧器,现场风机配置以及煤质情况如下:

燃烧器风机配置表1

罗茨风机

风量 /(m3•min-3

升压/kPa

功率/kW

备注

窑头送煤风机

65

68.6

132

煤粉输送管道直径Φ245mm

一次风机(磁悬浮风机)

170

40

150

实际使用85% 36kpa

 

2 煤粉工业分析成分表

Qnet,ad kcal/kgcl

Vad %

Aad %

Mad %

FCad %

细度R0.08mm

St.ad %

5846

28.38

14.97

2.87

52.79

5%

0.99

 

2 存在问题的原因分析

2.1  从表1,表2可以看出从设计理念上某公司原使用的燃烧器属于高风量,低风压高冲量型。此类型燃烧器适用于煤质较好,挥发分高,灰分低,发热量高的烟煤,煤质一旦发生变化,热值低,细度粗,水分大时极易出现煤粉燃烧速度慢,粗颗粒产生沉降,造成烧成带末端易结厚窑皮易结圈,主窑皮不平整。

2.2 轴流风和旋流风在出口处混合,煤粉通道在旋流风内侧,影响了煤粉与高温二次风的混合速率,影响了煤粉的燃烧速度和燃尽率,易造成火焰热力强度不足,火力不集中,火焰偏软顶料能力差,高产时烧成温度不够,熟料质量差,结粒偏细小,造成出窑熟料温度低二,三次风温低,不仅影响窑内煤粉的燃烧效率,对分解炉的煤粉燃烧效果也产生影响。

 

3  采取的措施   

    襄阳中和机电技术有限公司(以下简称中和机电)根据现场风机配置情况经与某公司技术人员共同讨论后,决定对现使用的燃烧器进行技改升级,增加单独的旋流风通道,提高旋流强度,提高火焰热力强度,提高火焰刚性以及顶料能力,提高煤粉的燃烧速度和燃尽率。工欲善其事,必先利其器,首先介绍一下中和机电燃烧器头部设计理念,为技改升级提供理论基础以及经验总结。

3.1  中和机电燃烧器喷嘴头部设计

1)轴流风开孔截面积

按照该窑的实际最高台时产量,头煤用量和煤质经验公式并参考二次风温,小于1050℃时截面积减少5%-10%,劣质煤和无烟煤轴流风的表压比一般的烟煤高4-5kpa。

2)旋流风的截面积

一般按照轴流风截面积的70%-80%设计,以火焰收敛性好,旋流风压力同时可以达到36-45kpa为适宜。

3)旋流器角度以及旋流数

  中和机电秉承的燃烧器设计原则“一煤一设计,一窑一修正”,旋流器角度根据煤质情况以及窑的旋转方向从而确定角度和旋向,烟煤比无烟煤和劣质煤角度稍小计算旋流数时要考虑叶片的阻塞系数,按中和机电的实际运行值在0.66-0.90之间,尽量不超过1.2。

4)中心风

   窑内要求火焰温度较高,中心风孔板的结焦可能性大,可以适当加大中心风的截面积

5)一次风比率

烟煤一次风比率(含煤风)按照12-13%,无烟煤和劣质煤10-12%。

6)燃烧器火焰推力

燃烧器火焰推力大,风煤混合好,煤粉燃烧速度快燃尽率高,火焰推力7-12N/MW比较适宜。

 

 

3原燃烧器与技改后燃烧器头部结构参数对比

对比项目

原燃烧器

技改后燃烧器

性能对比

原燃烧器

技改后燃烧器

风道排布

由外至内,轴流风、旋流风出口合并,煤风,中心风,点火油枪通道,三风道

由外至内:防磨圈,轴流风,煤风,旋流风,中心风,点火油枪通道,四风道


    轴旋出口处合二为一,出口动量大,煤粉在轴流、旋流风内侧

 

四通道单旋流,旋流风在煤粉通道内侧,独特的防磨圈设计提高了燃烧器头部使用寿命

外风

环型出口

总面积约9236mm2

环形出口 出口面积约7898mm2

出口面积大,同等风量情况下,风速低,对高温二次的利用率低

技改后燃烧器适当减少出口面积,同等风量情况下,风速快,增强了高速轴流风对高温二次风的卷吸引射能力,更多利用高温二次风,达到提高燃料燃烧速度和提高火焰强度的效果。

内风

具体参数不祥

 

槽数30个 ,旋流角度 38度,旋流出口面积设计范围0-4320mm2,零位出口面积2438mm2

 

旋流风位于煤粉通道外侧对煤粉的搅拌打散能力偏弱,压力低风度低,旋流强度不够,偏弱,影响煤粉的燃烧速度和燃烬率,对煤质以及窑况的波动适应性差。

有效控制火焰旋流强度,增强旋流风对燃料和高温二次风的搅拌混合能力,增强燃烧器对煤质变化及系统工况变化的适应能力,进一步提高燃料燃烧速度和燃尽率,降低还原料比例。

煤风

利用原管道燃烧器出口喷出速度25m/s-29m/s。

中心风

板孔式火焰稳定器

板孔式火焰稳定器

稳定火焰能力较好

稳定火焰能力较好

拢焰罩

      

头部做缩颈处理,有利于提高风速,增加动量

独特的防磨圈设计,保护喷嘴,延长燃烧器使用寿命。

 

     

      原燃烧器                           升级技改后

 

4  应用效果

7月份某公司利用协同停窑机会开始使用技改升级后的燃烧器,窑系统运行稳定,熟料产量有所提高,熟料强度提高1MPa吨熟料标煤耗下降1kg。熟料结粒基本均齐致密,无严重分级现象,二次风温提高约50℃以上

5燃烧器头部技改后熟料质量对比:

对比项目

产量t/d

28天强度(Mpa)

标煤耗

Kg/t熟料

 

熟料结粒

 

二次风温

 

三次风温

原燃烧器

6000

53

 

99

不均齐,分级严重

1100

950

技改后燃烧器

6200

54

 

98

基本均齐

≥1150

980

 

5 结束语

通过个月的生产实践证明,利用原燃烧器经中和机电进行技改升级后,在充分利用原有设备,不增加额外投资,小投入,大效益提高了产量和熟料强度,降低了热耗解决了易结厚窑皮易结圈等问题,各项指标优于原燃烧器,技改是成功的,降低标煤耗,提高熟料强度,为减少碳排放做出了贡献,值得借鉴推广。

参考文献: 赵云峰 窑头燃烧器使用经验

通讯地址:湖北省武汉市洪山区关山大道光谷新世界T1 中和机电(武汉)技术研发中心

 


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