1 生产线的基本情况

该线回转窑规格为 Φ5.0m×72m，逆时针旋转（从窑头向窑尾看），斜度 3.5%，采用双列五级低压损旋风预热器和在线式 Φ7 500mm 分解炉。 生料的化学成分及率值见表 1，熟料化学成分、率值及矿物组成见表 2，采用的混合煤的工业分析见表 3。

表 1 2015 年 4～5 月入窑生料化学成分及率值平均值

 表 2 2015 年 4～5 月熟料化学成分、率值及矿物组成平均值

    表 3   煤工业分析

改造前窑系统设计熟料产量 5 000t/d， 实际产量约 5 700t/d， 窑转速 3.6 ～4.0r/min, 入窑斗式提升机电流 220A 左右（双驱动）。 正常情况下投料量在350～370t/h。 烧成带窑皮偏长到 28m，筒体温度多处有局部高温点，烧成带筒体温度最高 360℃。窑电流平均值在 456A， 偏低； 二次风温在 1 020℃以下， 偏低。原燃烧器黑火头偏长，一般在 0.6～1.0m。熟料升重约 1 170g/L， f-CaO 含量在 0.65%～1.95% 范围内波动， 合格率 85% 左右（f-CaO≤1.5%），C3S 含量在52% ～58% 之间波动较大，3d 抗压强度约 30MPa,28d 抗压强度约 58 MPa。平均熟料热耗在 3 160kJ/kg。窑头风机参数： 外风风机风量 92m3/min， 风压49.0kPa， 电动机功率 110kW（ 变频）； 内风风机风量

67m3/min， 风压 49.0kPa， 电动机功率 90kW（ 变频）； 送煤风机风量 83.3m3/min， 风压 68.6kPa， 电动机功率 160kW。

2  重新设计的燃烧器与旧燃烧器对比

新旧燃烧器参数对比见表 4，新设计燃烧器端面结构见图

5）两齿辊间距离大小决定了成品的出料粒度，设备选型时应予以注意，本项目二级破碎机的齿间隙为50mm，略微偏大。

表 4   新旧燃烧器参数对比

  图 1 新设计燃烧器端面结构

3 新燃烧器主要设计参数说明

1.轴流风开孔截面积

按照该窑实际最高台时产量、头煤用量和煤质经验公式确定轴流风开孔面积，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设计时比一般烟煤高 4～5kPa。

2.旋流风截面积

一般按照轴流风面积的 70%～80%设计。 以火焰收敛性好、 旋流风压力可以同时提高到 38～45kPa 为优。 本项目为适应混合煤质的分段燃烧特性，设计为双旋流结构形式， 分别位于煤粉通道的内侧和外侧。内侧旋流风为可调面积形式，外旋流风为可调旋流角度形式。 内旋流风因出口直径小，加大了旋流角度到36°设计，同时采用了扩散锥设计，通过调节内旋流器在内筒前后位置改变出口速度，以改变旋流强度调节火焰形状。外侧旋流风可调节角度范围在 14°～42°，极大地适应了煤质波动和工况的变化。 煤粉通过内外双旋流风的充分混合， 头煤的燃尽率得到了很大提高，

黑火头明显缩短。

3.中心风

考虑到该线生料易烧性差，熟料升重偏低，窑前火焰强度要求较高，中心风孔板结焦可能比较快。 加大了中心风截面积设计。

4.燃烧器端面送煤风速

将燃烧器出口送煤风速降低了 12.5%，有利于燃烧器黑火头的缩短和提高烧成温度。 燃烧器出口送煤风速一般按照 22～28m/s 设计。

5.拢焰罩长度

轴流风风速大于 250m/s 后， 拢焰罩长度一般按照 10～20mm 设计。 缩短拢焰罩有利于增加轴流风对周围二次热风的卷吸，增加二次热风的利用，以提高二次风温，进而提高煤粉的燃尽率，有利于降低热耗。

6.一次风率

考虑了头煤实际使用时可能有 5%～10%的计量误差，烟煤一般按照 12%～13%设计，无烟煤和劣质煤按照 10%～12%设计， 一次风率计算时包括了送煤风量。

7.旋流数

按照襄阳中和机电技术有限公司 17 年燃烧器实际运行值，取值在 0.66～0.9 范围内，尽量不超过 1.2， 计算旋流数时考虑了叶片的阻塞系数。

8.火焰推力

含送煤风一般在 9～10N/MW，不含送煤风推力在8.2～9.0N/MW，才能保证火焰的刚度。
  4 生产调试

1.燃烧器中心与窑交点位置的确定。 安装后冷态通过激光找正，打在窑内 64m 居中位置。 投料后根据熟料结粒稍大的情况，燃烧器头部又抬高了 30mm，抬高后，窑前亮度进一步提高，熟料 f-CaO 含量下降了0.2%。

2.新燃烧器于 2015 年 10 月 5 日开始投入使用， 正常投料后，操作员感到火焰刚劲有力，黑火头同比缩短了约 750px，二次风温同比提高了 30～50℃，顶料煅烧的能力有所增强。

3.提高一次风压，适当降低一次风率，减少入窑冷风，降低煤耗。 燃烧器一次风率下降 0.6%，轴流风表压提高 4kPa，旋流风表压提高 11kPa。国内新型干法窑一次风机出口压力经历了29.4kPa、39.4kPa、49kPa 和 58kPa 四个阶段。 当内外风压力大于 50kPa 时，燃烧器方孔设计的内外风出风口一般都磨损严重， 使其连续使用寿命一般不超过3～6 个月。 后期损坏后，燃烧器性能下降，窑皮增厚， 影响到熟料质量，而且，内外风压力同时超过 50kPa 后，火焰内外回流都十分强烈，窑筒体温度往往超过340℃，吨熟料的热耗和 NOx 排放量都升高，提高了熟料的生产成本。

煤粉在窑内燃烧分三个阶段： 水分的蒸发和煤粉加热到燃点；挥发分的着火和煤粉焦炭的燃烧；焦渣颗粒的燃尽。 第三个阶段要求煤粉在窑内有足够的飞行时间， 即燃烧器具有足够的火焰推力 （大于9N/MW）， 才不会在烧成带尾端形成偏厚的窑皮。

2016 年春节检修时进窑检查， 窑内窑皮最厚处不超过 875px。

4.适当降低高温风机转速。 襄阳中和机电技术有限公司通过对燃烧器结构参数的不断优化， 数据模型与窑况的对应关系不断改进， 高风速卷吸的高温二次风量增多， 二次风温从火焰的外部和中心区同时回流， 煤粉燃烧充分，CO 含量降低。 在同样窑台时产量下， 可以降低高温风机转速， 降低烧成系统的热耗。 参考该线原来的热工标定数据， 高温风机废气带走热在 22%左右。 按照原来的系统参数运行， 烟室含氧量一般在 4.5%～6.5%，C1 出口含氧量在 2.0%左右，高温风机具有一定的降速空间。 按照每天 10r/min 的速率降低高温风机转速， 观察窑况变化。 当高温风机降速 25r/min 后，C1 出口含氧量降低到 0.8%～1.3%， 烟室含氧量降低到 3.5%～4.5%， 加上业主对预热器系统的密封堵漏， 熟料热耗有了明显的下降。

5.调整和优化熟料的结粒。 在生产调试时，首先保证熟料的结粒致密，熟料升重一般保持在 1 200g/L 左右， 减少窑前飞砂量； 熟料链斗机内 Φ3mm ～ Φ35mm 的粒料比例大于 85%， 熟料的圆球度提高到60%，熟料经过篦冷机时热回收量增多。

6.调整头尾煤比例。 只要熟料 f-CaO 含量连续 2h 低于 0.4%，就提醒中控按照 0.2t/h 的幅度及时撤头煤， 使窑内时刻保持氧化气氛； 在熟料 f-CaO 含量超过上限值 1.3%时，及时增加头煤，防止窑况严重下滑，减少亚健康窑况的持续时间，通过操作节省煤耗。

当窑熟料产量超过 5 700t/d 时，需要预热器的分解能力和窑的煅烧能力密切配合。 分解炉的出口温度与 A 列和 B 列 C5 下料管或者 C5 出口温度倒挂不超过 5℃；控制窑内烧成带和窑后过渡带窑皮厚度不超过 400mm，即窑筒体温度实测值在 190℃以上。 烟室斜坡粉料自然堆积和结皮的厚度及时间在可控的范围。 坚持薄料快烧高窑速，通过优质窑况的均衡稳定来节煤。

5 运行效果对比

新燃烧器火焰刚劲有力， 黑火头缩短了 750px 左右，二次风温同比提高了 30～50℃，顶料煅烧的能力明显增强。 使用新燃烧器后烧成带窑皮分布均匀，未出现局部高温点。

使用新燃烧器 6 个月的生产参数平均值与使用旧燃烧器年平均生产参数值对比见表 5，其中包含了一个月生产铁标水泥和 2016 年 1～2 月的限产。 数据表明此次改造达到了合同要求。

表 5 使用新旧燃烧器生产情况对