技術(shù)分享！海拔2000m高原生產(chǎn)線這樣實現(xiàn)提產(chǎn)、提質(zhì)、降煤耗！

日前，發(fā)改委、能源局印發(fā)《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》的通知，要求完善能耗“雙控”與碳排放控制制度，堅決遏制高耗能高排放低水平項目盲目發(fā)展，推動能耗“雙控”向碳排放總量和強度“雙控”轉(zhuǎn)變。

可見，對水泥等高耗能行業(yè)而言，節(jié)能降耗始終是大趨勢。然而，據(jù)水泥人網(wǎng)了解，水泥生產(chǎn)工藝復(fù)雜，設(shè)備眾多，要想真正的實現(xiàn)節(jié)能降耗，必須從細節(jié)處入手，對水泥全生產(chǎn)線進行系統(tǒng)化技改升級。

以F公司的2500t/d水泥生產(chǎn)線為例，該生產(chǎn)線位于海拔2000m的云貴高原，2014年投產(chǎn)，投產(chǎn)后窯產(chǎn)量在2600t/d左右，因原燃燒器使用時間久導(dǎo)致磨損嚴重，窯產(chǎn)量低（2600t/d左右），質(zhì)量不穩(wěn)定，一次風用量（包括窯頭送煤風機風量）偏大，煤耗、電耗偏高，火焰調(diào)節(jié)不靈活，適應(yīng)原材料變化的能力偏弱，2017年更換為河南匯金智能裝備有限公司（以下簡稱“河南匯金”）的HJ高動能型五通道節(jié)能燃燒器后，熟料煅燒狀況大大改善。

基本情況簡介

01 煤粉質(zhì)量

F公司入窯煤粉工業(yè)分析見表1，入窯煤粉硫含量1.55%，0.08mm篩余細度1.9%。

表1  煤粉工業(yè)分析

02 熟料三率值、MgO含量及熟料強度

 

F公司熟料三率值：KH0.900～0.940、SM2.60～2.70、IM1.50～1.55，MgO含量4.12～4.50%。

F公司熟料中MgO含量較高，熟料結(jié)粒存在大小不均、有一部分結(jié)粒偏大而熟料內(nèi)部幾乎是半生料（見圖1），這部分沒有充分煅燒的料，f-CaO偏高，強度偏低。熟料強度：3d抗壓強度29～31Mpa、28d抗壓強度52～54Mpa。

天津院白波、陳友德教授等人經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)石灰石中MgO的含量對熟料強度有一定的影響，總的趨勢是石灰石中MgO含量越高，則熟料強度越低。南京院教授級高級工程師、全國工程設(shè)計大師蔡玉良指出，MgO在水泥熟料礦物固溶體總量只能在1.5%～2.0%，過多的MgO導(dǎo)致熟料燒成范圍變窄，易造成窯內(nèi)結(jié)長厚窯皮、結(jié)圈、結(jié)大球等問題。

03 原燃燒器生產(chǎn)情況

原燃燒器存在的主要問題有： 

（1）原燃燒器使用時間久，磨損嚴重，窯產(chǎn)量低（2600t/d左右），質(zhì)量不穩(wěn)定。在正常生產(chǎn)時，窯電流突然下降，出現(xiàn)窯溫走低，二次風溫偏低且波動大（1040℃～1120℃）。氨水用量從正常0.5m³/h下降到0.2m³/h，系統(tǒng)處于不正常狀態(tài)，檢查燒成系統(tǒng)也沒發(fā)現(xiàn)異常情況。

（2）窯頭燃燒器推力小，煤風混合不均勻，煤粉燃燒不充分，火力強度不夠，火焰不集中，有時候出現(xiàn)窯尾煙室溫度比二次風溫還高的現(xiàn)象，熟料結(jié)粒差,出窯熟料黃心料多。

（3）火焰剛性差、燒成帶溫度分布不均，燒成帶偏長。窯筒體溫度低于250℃，窯皮長厚，現(xiàn)場測量最低有150℃。

（4）一次風用量（包括窯頭送煤風機風量）偏大，入窯冷風多，煤耗、電耗偏高。

（5）火焰調(diào)節(jié)不靈活，適應(yīng)原材料變化的能力偏弱。

圖1 熟料結(jié)粒大小不均

 

HJ高動能型五通道節(jié)能燃燒器使用情況

01 節(jié)能原理及優(yōu)勢

（1）一次風量（包括窯頭送煤風機風量）減小，入窯冷空氣量少，能夠利用更多的高溫二次風。采用HJ高動能型五通道節(jié)能燃燒器，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。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，降低脫硝費用。

（2）節(jié)電：較少的一次風用量和窯頭送煤風用量可以降低電耗。

（3）降低煤耗，提高熟料產(chǎn)質(zhì)量：采用較高一次風速、較低一次風量、大推力、大速差設(shè)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，提高熟料產(chǎn)質(zhì)量。

（4）調(diào)節(jié)方便、適應(yīng)性廣：燃燒器凈風各通道安裝渦輪蝸桿調(diào)節(jié)機構(gòu)，能夠靈活調(diào)節(jié)各風道的截面積；同時各風道設(shè)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(yīng)性強，能更好地保護窯皮和耐火磚，提高窯的運轉(zhuǎn)率。

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

02窯頭用HJ節(jié)能燃燒器的結(jié)構(gòu)

采用五通道四風道結(jié)構(gòu)形式（見圖2）,由外到內(nèi)依次分為：外軸流風道（見圖2的1）、煤粉風道（見圖2的2）、旋流風道（見圖2的3）、渦流風道（見圖2的4）、點火油槍（清焦器）通道（見圖2的5）。

（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(jié)構(gòu)，降低了風阻，提高了射流強度，外軸流風由間斷布置的半圓錐形孔噴射，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)，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(shè)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(shè)置在煤粉風道的內(nèi)側(cè)。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(yīng)，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(shè)置在旋流風道的內(nèi)側(cè)，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)定火焰。

圖2 HJ窯頭節(jié)能燃燒器端面結(jié)構(gòu)

03 技改技術(shù)方案

（1）窯頭送煤風機：利用現(xiàn)有窯頭送煤風機，增加變頻器，采用變頻調(diào)節(jié)方式減少入窯冷風量。風機銘牌參數(shù)：流量：95.4m3/min；壓力：39.2kpa；功率：90kw。 

（2）窯頭一次風機：利用現(xiàn)有窯頭一次風機，增加變頻器，采用變頻調(diào)節(jié)減少入窯冷風量。風機銘牌參數(shù)：流量：76.1m3/min；壓力：68.6kpa；功率：110kw。 

（3）窯頭送煤管道：將原來的Φ203（外徑）*7mm改為Φ146（外徑）*8mm。

（4）更換HJ高動能型五通道節(jié)能旋渦流燃燒器。

04HJ節(jié)能燃燒器使用情況

在熟料MgO含量高的情況下，應(yīng)適當縮短火焰，開大燃燒器內(nèi)風（兼顧窯筒體溫度），使用“高溫爆炒”效果較好，盡量避免“小火慢燉”，防止出現(xiàn)過長火焰，使物料提前結(jié)粒而內(nèi)部煅燒不致密造成熟料強度降低。中國建筑材料科學(xué)研究總院王文義教授在談到高強熟料的配料及煅燒時指出，在阿利特形成的燒成帶，應(yīng)集中火力、高熱力強度、短時間完成阿利特的燒成，使阿利特晶體發(fā)育完整、尺寸較小（在20～40μm），活性最高，強度最高。

F公司更換HJ高動能型五通道節(jié)能燃燒器后，在窯內(nèi)斷面上下左右的位置為（0,0），開窯后窯況穩(wěn)定，出料正常，質(zhì)量也趨于正常。外風截面積標尺刻度30mm，閥門開度90º，現(xiàn)場壓力表58.5kpa；內(nèi)風截面積標尺刻度20mm, 閥門開度90º，現(xiàn)場壓力表57.0kpa；中心風截面積標尺刻度5mm，閥門開度20°，現(xiàn)場壓力表12.0kpa（見圖3）。但窯皮稍微偏長，因此做了以下調(diào)整：

（1）根據(jù)窯皮狀況，及時調(diào)整燃燒器位置:左右向偏空位置調(diào)整200mm、上下向偏上位置調(diào)整20mm（見圖4），調(diào)整后經(jīng)過兩天時間，窯皮恢復(fù)正常，整個系統(tǒng)也恢復(fù)正常。

（2）窯速的調(diào)整

F公司的回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為Φ4*60m，原設(shè)計產(chǎn)量2500t/d, 實際窯產(chǎn)量提高到2850t/d。窯產(chǎn)量提高后必然會導(dǎo)致窯內(nèi)物料填充率升高，壓縮了窯內(nèi)燃燒空間，同時在高溫風機拉風和三次風開度不變的情況下，相當于增大了窯內(nèi)風速。窯速過慢、窯內(nèi)物料填充率升高，減少了物料與高溫氣體的接觸面積，降低了傳熱效率，使窯物料受熱不均勻，增加了結(jié)厚窯皮的幾率，出窯熟料不致密，粒徑兩極分化，影響熟料質(zhì)量。F公司更換HJ高動能型五通道節(jié)能燃燒器后，熟料煅燒能力明細增強，燒成帶溫度較高，具備提高窯速的條件，窯速由原來的4.0 r/min提高到4.20r/min, 增加了物料與高溫氣體的接觸面積，提高了傳熱效率，使窯物料受熱更加均勻，減小了結(jié)厚窯皮的幾率，出窯熟料結(jié)構(gòu)致密，熟料質(zhì)量得到明顯改善、產(chǎn)量提高到3000t/d。

圖3 HJ節(jié)能燃燒器現(xiàn)場壓力表

圖4 HJ窯頭節(jié)能燃燒器安裝圖 

圖5 窯筒體溫度掃描

圖6  更換燃燒器后的熟料外觀

使用效果

在熟料三率值、原料成分和煤粉各項指標保持基本不變的情況下，使用HJ節(jié)能燃燒器后，熟料產(chǎn)量由原來2600t/d左右提高并穩(wěn)定在2800t/d，窯皮長20m左右，熟料3d抗壓強度由29～31Mpa提高到＞32Mpa，28d抗壓強度由52～54Mpa提高到＞55Mpa，標準煤耗由115 kg/t降低到112.0 kg/t，節(jié)能效果顯著（目前仍在繼續(xù)正常運行）。

秉持“專注水泥行業(yè)戰(zhàn)略服務(wù)商”的企業(yè)愿景，未來，匯金智能裝備將始終保持匠心專注，以優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品為市場觸點，以良好服務(wù)為重要保障，堅持以客戶為中心，不斷加強技術(shù)創(chuàng)新，為客戶品牌持續(xù)賦能，致力于水泥行業(yè)綠色變革，為實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”目標不斷貢獻力量！

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（作者：劉延輝，何剛，江超）