燃燒器在煅燒水泥熟料中的應用淺析

翟和革 李新福

（江西科強水泥技術裝備有限公司，南昌市 330026）

眾所周知，燃燒器使用情況對回轉窯燒成峰值溫度，熟料強度、臺時產量、窯內結皮或耐火襯料的使用壽命等有舉足輕重的作用。因此，我們重視燃燒器在水泥熟料生產中的應用是非常必要的。下面談談筆者多年對燃燒器使用的一點心得。

1 回轉窯燃燒器作用與適用性

燒制水泥熟料時，回轉窯燒成帶需要一個峰值溫度場，也就是C2S吸收fCaO合成C3S效果如何，峰值溫度越高，合成效果越好，熟料R28天強度越高。因此我們需要的就是一個能達到峰值溫度、又能環保、節能的燃燒器。但因各地原材料不同，各燃燒器實際使用效果也不一樣，如我國南方普遍使用劣質煤，一般使用小風量、高壓頭的燃燒器，來增加風、煤混合，降低一次風量（冷風），提高二次風量（熱風）來提高燃燒速度，從而達到理想的窯內煅燒熟料峰值溫度；而北方普遍使用優質煤，高揮發份、燃燒速度快，大風量、低壓頭的燃燒器。但小風量、高壓頭的燃燒器代表著燃燒器發展方向。對兩種燃燒器進行比較：小風量、高壓頭、低NOx燃燒器比大風量、低壓頭燃燒器更節能，其節能原理：降低一次風量（冷風）進入窯內，增加二次風（熱風）的使用量，按溫升1m3/℃，空氣所需熱耗1.29kJ,再由燃燒器一次風進入窯內氣體由常溫升至二次風溫1150℃所需熱耗，可每小時節約1.0t/h左右煤粉（保守數據），1.0×24小時×650元/噸煤×300（天）＝4680000元；其次是環保：在一次風高壓（42～45MPa）的作用下，增加了風、煤混合，一部分煤粉在低O2的作用下，遇高溫二次風量和富氧雙重的作用下，產生順速燃燒，達到峰值溫度，提高了熟料強度，降低了部分過剩空氣，從而減少了10%～25%NOx排放量。為水泥企業今后脫氮工程減少可觀的費用，燃燒器頭部采用優質耐熱鋼，內有噴涂耐磨陶瓷料,起到經久耐用和煤風阻力小的功能（可以降低送煤風機使用量）。因此，燃燒器的功能要具有調節自如、燃燒火點溫度高（峰值溫度），過剩空氣量少、煤風混合好、能滿足水泥工藝和煅燒熟料強度的要求。

2 分解爐燃燒器的作用與適用性

我們通過分解爐燃燒器安裝方位、燃燒器的結構形狀、燃燒器燃燒機理對燃燒器進行改造，取得了滿意的效果。燃燒器的方位，主要是依據增加煤料混燒功能，先混后燒的原則，根據分解爐規格有效容積而定，如先前采用的D-D分解爐上升煙道管偏短，物料在爐內停留時間不能滿足CaCO3分解所需停留時間，嚴重影響了入窯的CaCO3分解率（CaCO3分解率主要與三個因素有關：溫度、生料細度、物料在分解爐停留時間），我們采用了先燒后混，減少分解爐結皮和提高燃燒速度，嚴禁分解爐出口溫度發生倒掛現象，故采取燃燒器與C4撒料箱相結合的方式，注重無焰燃燒，增加煤、料混燒，效果十分明顯。同時根據各地原材料有害成份和結皮機理的特性，采用不同的燃燒器來增加風翅，變換燃燒角度，把物料貼在分解爐壁上旋轉，火焰在中間燃燒的方式，降低了爐底結皮機理，增大了煤料混燒接觸面積。我們通過對幾十個廠家燃燒器的改造，取得了極佳的經濟效益：如Φ4.3×64m回轉窯，改造前臺產只有2600～2900t/d熟料產能，改造后達3800～4200t/d；Φ3.2×52m回轉窯（D－D爐），改造前臺產只有850～950t/d，改造后達到1250～1350t/d熟料；Φ4.85×74m回轉窯，改造前臺產4800～5200t/d，改造后達5800～6200t/d熟料，熟料28d抗壓強度由48～52MPa上升至54～60MPa，同時各種勞動強度減輕，結皮、堵塞大幅度下降。

3 頭、尾煤燃燒器相互配合

頭、尾煤的燃燒器，必須達到各自目標值，合二為一，整個回轉窯系統才能達到最佳狀態，煅燒出來的熟料才是高強、高產。我們一般控制入窯的物料分解率能達到95%～97%，還有3%～5%的分解率放到窯內過渡帶去完成，其目的，是保障物料的流動性，不易結皮、堵塞。其次是窯內燒成帶的峰值溫度，在過渡帶完成100%CaCO3分解后，進入固相反應帶，此帶是放熱反應，不吸收熱量，只有燒成帶需要15%左右熱耗，加滿過渡帶所需10%～15%熱耗，還有胴體散熱，所以窯頭燃燒器所占用的煤耗約30%～33%，又能減少窯尾煙室結皮，又能提高窯內固定碳燃燒和所需氧含量的匹配，過剩空氣量減少，熟料燒失量一般控制在0.11～0.25之間；因此，只要我們保障兩大燃燒器（頭、尾）正常使用的合理性，提高中控操作員的應變能力：窯速、篦冷機（二次風溫），風、煤、料整體的匹配，完善中控人員整體的操作水平。