一种新型回转窑喷煤管的操作经验

一种新型回转窑喷煤管的操作经验

优化水泥回转窑系统时，要特别重视喷煤管。喷煤管不仅影响煤耗及窑系统的运行状况，而且也影响熟料质量和NO x 的排放量。改进喷煤管，可以减少主燃烧系统中的一次风用量，从而降低能耗；甚至可以通过精确控制燃烧系统来降低NO X 的排放量。1989年4月德国L gerdorf 水泥厂对10号窑安装了一种新型的喷煤管。下面就是使用这种喷煤管的初步经验。

一、窑系统

1.烧成工艺

该厂采用半湿法生产工艺(料浆经过滤脱水)。表1为这台窑系统的主要技术参数，该台窑建于1972年。用一台带二次通过气体系统的立波尔炉篦子加热机来烘干和预热滤饼。回转窑规格为Φ5.6/6.0×90米，生产能力3000吨/日。熟料经篦冷机进行冷却。篦冷机的余风全部通入立波尔加热机中，用于烘干生料。

回转窑系统技术参数 表 1

2.燃料

该回转窑通常以煤粉作主燃烧系统的燃料，灰壤用于次燃烧系统。约有10%的热能由次燃烧系统提供。点火及预热窑时用天然气。自1990年初以来，主燃烧系统也可燃烧达4吨/时的液体燃料。表2为所用煤粉的分析值。

L gerdorf 厂的煤粉由一套煤磨系统制备，煤粉通常磨至细度为筛余(90微米)R=9%。粉磨过程中，约加入5%的飞灰。这样得到的煤粉，其热值约为26800千焦/千克，灰分约为16%，挥发分约为25%。粉磨后的煤粉由一台Simplcx 秤(后面接一台莫勒m ller 泵)

进行计量。

煤粉分析 表2

3.喷煤管

回转窑喷煤管的调整和操作方式，首先应考虑耐火砖和窑头部件的热负荷。这一点对该厂尤为重要，因为10号窑直径大，窑衬和窑皮很容易垮落，特别是在过渡带。因此，必须根据窑皮的情况，来确定喷煤管或燃料是否合适。1980年，用煤粉代替了燃油，使用三通道喷煤管(见图1上部分)，这时窑内火焰比燃油时加长，因而降低了窑出口的热负荷。然而，窑产量也比燃油时降低了7%左右。

最初，三通道喷煤管只配装一台一次风机，其旋流风和轴向风不能单独进行调节。因此，后来又安装了一台一次风机。为得到燃烧完全、热力集中的火焰，要求这种喷煤管的一次风风速达80～120米/秒；一次风量约占全部燃烧空气量的12.5%。

图1 三通道喷煤管出口剖面图

上部分：常用的三通道喷煤管；下部分：新型Pillard－Rotaflam喷煤管

1.轴流风；

2.煤粉；

3.旋流风；

4.天然气；

5.内流风(新喷煤管的数字顺序，从上至下应为1、3、2、5、4)

4.窑系统的优化措施

1987年，Lägerdorf水泥厂提出了一套优化窑系统的方案，其主要一点就是减少主燃烧系统的一次风量以及窑系统的漏风。第一步措施于1988年安装了一个新的窑头密封。第二步于1989年4月对加热机进行大检修，加强了密封，并安装了一支新的喷煤管。

二、安装新的喷煤管

1.要求

装设新的喷煤管时，必须同时满足下列几点要求：

1)一次风量应尽可能地低。这样就相应增加了二次风量，提高了熟料冷却机的热回收率；

2)喷煤管应能调节一次风量和它的出口速度及其火焰形状以适应煅烧不同熟料的需要，并使窑运行处于最佳状态。

3)点火后的火焰必须由喷煤管稳定下来，以保持煤粉燃烧完全、火焰稳定，且烧成带窑皮均匀、稳定；

4)甚至在过剩空气系数较小时，喷煤管也能保证煤粉燃烧完全，窑系统废气量少，热耗低。

火焰的传播速度和燃烧状况，必须能由新喷煤管实现控制，保证温度不出现峰值，减少热的NO

x 形成。

2.新喷煤管的出口气流系统

1889年4月第一支新型Pillard－Rotaflam喷煤管投入安装、使用，其剖面见图1下部分。它与旧的三通道喷煤管的主要区别，在于出口段结构上的不同。新喷煤管有四条同心通道，从外至内分

别是轴流风通道、旋流风通道、煤粉通道及内流风通道。此外，也可以在喷管的中心设置一支气体或液体燃料的喷枪。图2为该喷煤管的端视图。外层轴向风通道被分隔成几条通道，以提高轴流风风速。与旧的三通道喷煤管相比较，新喷煤管的主要变化是，煤粉被喂入火焰中心，且有轴流和旋流两股风在外层的环状通道内流动(见图1)，内流风只占全部风量的很小一部分，它主要用于清洗喷嘴。由这

的形成。此外，粗颗粒煤粉种新的出口气流控制系统形成的火焰，其内焰中燃料集中，可以阻止NO

x

在火焰中停留的时间延长了，因为此时煤粉不再在喷嘴处被旋流风向外吹散。

图2 新型Pillard－Rotaflam喷煤管的端视图

3.一次风风量

喷煤管运转时测得的一次风风量见表3。由表3可见，输送煤粉用风也占一个不小的比例。实践证明，这么大的风量足以将送煤管的风速保持在30米/秒，煤粉浓度达8～10千克/米3。

在这一设定风量下，可以将煤粉在80米长的输送线上稳定输送。而在喷煤管内，煤粉输送速度有所降低，以避免对通道产生过大的磨损。煤粉通道设计成以22米/秒的速度将煤粉送入火焰中。此时输送风量为1900米3/时。

新喷煤管的一次风量及其出口速度表3

通常喷煤管前轴流和旋流这两股风的工作压力约为150～170毫巴，两者速度都可达170米/秒左右。将喷嘴设计成这样，是为了能对这两种一次风的风量及其出口速度单独进行控制。表3所列一次风流量是在实验中测得的。

4.调节喷煤管的可能方法

新喷煤管有两台单独的一次风机，分别鼓入轴流风和旋流风。现有的用于三通道喷煤管的一次风机风量(最大达15000米3/时)和压力都足够，所以它们可以不经任何改造，便可以用于新的喷煤管上。由于新喷煤管需要的一次风较少，因此，将来有可能进一步降低一次风机的功率和电耗。新喷煤管的

一次风量及其出口速度全可单独调节。轴流和旋流风量可由装在相应风机后的蝶阀来控制；另一方面，可以由移动喷煤管来调节出口速度。为此，要调整喷煤管各锥形出口的相对位置，直至喷嘴前的压力达到要求。为能快速、简便地调整气流出口速度，在各自的通道上安装了一只液压缸，藉以使各喷管相互轴向移动。液压系统由设在喷煤管台车上的一台手动泵操纵。

三、操作经验

1.火焰形状

1989年4月，这种新喷煤管顺利投用，其火焰形状与旧三通道喷煤管比较，主要有下列几点区别：

l)煤粉着火非常好，且火焰在喷嘴处非常集中。这主要是由于喷嘴中心处气流速度低所致；

2)采用这种喷煤管，可以避免由于不均衡喂煤造成的一股股煤粉拉出火焰的现象发生，而代之以煤粉成团状在火焰中心燃烧，火焰十分平稳，窑头罩几乎无压力波动；

3)整个火焰比以前的更集中，且稍长。这对回转窑内的温度分布和保护窑皮都很有利。

2.回转窑胴体温度

图3是安装新喷煤管前后窑胴体温度的两条分布曲线。从图中可见，回转窑的平均周边温度随窑长度的变化而变化。使用三通道喷煤管时，第三轮带处，即距窑头6～8米处，窑胴体温度常常超过规定。由于三通道喷煤管产生紊流焰，使得第三挡轮带处经常只有一薄层窑皮，胴体温度超过400℃，使用新喷煤管后，这种情况有了改善。因为新喷煤管产生的火焰呈团状，烧成带的窑皮非常均匀，从而避免窑头段温度出现峰值。从图3可见，新喷煤管也改变了窑尾即窑长60～90米区域的温度状况，在这一带的窑胴体温度比原先提高约40开。这可能是由于减少了一次风量，火焰拉得较长的缘故。

图3 两种喷煤管的窑筒体温度分布曲线

3.窑产量

表4是安装新喷煤管前后10号窑有代表性的运转数据。由表4可看出，使用新喷煤管后，一次风从12.5%降为6.9%，同时加强了加热机的密封，从而大大改善了窑的运行情况。总废气量从3.9降为3.6米3/千克熟料。同时，连续运转时窑的熟料产量增加了100吨/天，热耗降低了130千焦/千克熟料。除此之外，较少的一次风也改善了冷却机的运行情况。没安装新喷煤管前，冷却机的余风温度常常过高。使用新喷煤管后，冷却机的余风温度和熟料温度都比以前降低了约40开。不过，这些效果不能只归功于新喷煤管，还有窑系统其它方面一些改进起的作用。

4.NO x的排放

总的来说，回转窑的NO

排放量受窑结构和生产工艺众多因素的影响。这些因素主要有：

x

1)二次风温；