大推力燃燒器應用于劣質煤燃燒的生產實踐

劉萬平，李寧，吳偉方，董蕊

水泥生產用燃料的燃燒特性對水泥熟料的產質量有較大的影響。劣質煤通常是指高水分、低熱值的褐煤和低揮發分、低熱值的無煙煤，褐煤起燃點較低，燃盡時間較短，燃燒器需要集中控制火焰的高溫區；無煙煤起燃點較高，火焰偏長，燃燒無煙煤時燃燒器需要控制偏窯頭方向火焰的高溫點。劣質煤不同燃燒器采用的配風方案也不同。通過對燃燒器煤粉的燃燒速率與燃燒沖量進行合理設計，可使窯內火焰的溫度分布更加合理，從而滿足熟料煅燒的需要。

1 大推力燃燒器的結構及性能

長興南方水泥有限公司使用的大推力燃燒器由兩臺一次風機供風，其軸流風和旋流風單獨控制，通過對不同風道的風速和風量進行匹配設計，可以得到更加合理的火焰燃燒形狀。

燃燒器頭部結構如圖1所示，風道從外到內依次為冷卻風、軸流風、煤風、旋流風風道。通過對以上風道的合理設計，可使燃燒器頭部有較大的負壓卷吸區，可有效卷吸高溫二次風，確保窯頭煤粉燃燒穩定。燃燒器最大推力可達1 800m/s·%，可確保劣質煤燃盡。

燃燒器頭部采用可拆卸螺紋結構設計，便于頭部備件的更換。煤粉通道耐磨層采用特殊堆焊工藝加工制造，增加了燃燒器的整體使用壽命。耐磨件結構如圖2所示。

2 應用于低熱值無煙煤燃燒

2.1 現場概況

湖南某水泥生產線設計產能1 500t/d，主要燃料為熱值較低無煙煤，窯內易結圈、結蛋，嚴重影響了熟料正常生產，經研究，決定采用大推力燃燒器進行改造。表1為湖南某水泥生產線基本生產參數。

2.2 改造效果

改造前窯系統熱耗偏高，無法使用低熱值無煙煤煅燒熟料，應用大推力燃燒器改造后，半年多來，窯內熱力分布更加合理，窯皮分布平整均勻，窯內無結圈、結蛋、長厚窯皮現象，產質量穩定。改造前后煤粉工業分析對比數據見表2，生產數據對比見表3。

2.3 低熱值無煙煤燃燒特性分析

圖1 燃燒器頭部結構

圖2 耐磨件結構

表1 湖南某水泥生產線基本生產參數

表2 煤粉工業分析對比

表3 生產數據對比

表4 煤粉工業分析

表5 基本生產參數

表6 生產數據對比

低熱值無煙煤的煅燒易造成窯內結圈、結蛋、長厚窯皮，嚴重影響窯系統的產質量，給生產運行帶來諸多不便。劣質無煙煤煤粉起燃點更高、燃盡時間更長、固定碳的燃燒更加集中，因此，燃燒器必須擁有較高的出口風速，能有效卷吸高溫二次風，才能大幅提高煤粉的著火速率，縮短燃盡時間。

3 應用于低熱值褐煤燃燒

3.1 現場概況

緬甸某水泥廠海拔900m，回轉窯規格φ4.8m×74m，使用的燃料是當地的褐煤，其煤質較差、發熱量較低，煤粉燃燒速率較快，窯內溫度不夠集中，窯況較弱、抗原料波動性較差，對整個燒成系統的產質量都產生了較大的影響。其煤粉工業分析見表4，基本生產參數見表5。

3.2 改造效果

針對該生產線的特點，經研究，決定應用大推力燃燒器進行改造，增加一次風設計量，調整軸流風和旋流風的比例，在風速不變的同時增加火焰整體的沖量，以適應褐煤的煅燒。改造后，經過3個月的生產運行，窯系統產質量較之前均有顯著提高。改造前后的生產數據對比見表6。

3.3 褐煤的燃燒特性分析

褐煤的起燃點較低、燃燒速率較快，窯內熱力負荷較低。理論上褐煤的內水每增加1%，火焰溫度就會下降10℃～15℃，因此該生產線的火焰溫度較其他生產線低約200℃～300℃。另外，褐煤固定碳含量低使得熟料產量相同的情況下，煤粉的使用量大增，燃燒所需的一次風量也會增加。實踐表明，通過合理設計燃燒器，燃用褐煤的水泥生產線也可顯著提高產質量。

4 結語

常規的燃燒器設計難以滿足特殊煤粉的燃燒需求，不同的劣質煤應有不同的水泥熟料煅燒方案，只有做到“一煤一設計”才能真正發揮大推力燃燒器的潛能。