HJ低氮燃燒器在高海拔地區(qū)的使用簡(jiǎn)介

對(duì)于眾多水泥企業(yè)而言，有效地控制生產(chǎn)成本能夠幫助其在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)搶占有利地位，而能耗在生產(chǎn)成本中占據(jù)比重較大，降低生產(chǎn)過程中的煤耗、電耗就成為了企業(yè)控制生產(chǎn)成本的一項(xiàng)有效措施。某公司5000t/d回轉(zhuǎn)窯位于海拔近3000m的青藏高原西寧市，由于設(shè)計(jì)等原因，燃煤系統(tǒng)存在一次風(fēng)量偏高，風(fēng)機(jī)、電機(jī)富余量偏大等問題，由此造成的系統(tǒng)煤耗、電耗、氮氧化物排放和氨水用量也較高。為提高回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的煅燒能力，同時(shí)降低生產(chǎn)成本，該公司的窯頭、窯尾燃燒器均更換為河南匯金智能裝備有限公司生產(chǎn)的HJ低氮燃燒器。使用后可提高并穩(wěn)定熟料產(chǎn)量、質(zhì)量；降低煤耗、電耗、環(huán)保費(fèi)用等生產(chǎn)成本?，F(xiàn)將使用中的一些情況總結(jié)如下：

一、原窯頭燃燒器存在的主要問題

1、一次風(fēng)用量偏大

一次風(fēng)機(jī)流量為250m3/min，入窯冷風(fēng)量大，一次風(fēng)機(jī)功率185kw，導(dǎo)致煤耗、電耗偏高；同時(shí)有害氣體NOx產(chǎn)生量增多，脫硝系統(tǒng)的氨水用量增大，增加了生產(chǎn)運(yùn)行成本。

2、推力小

一次風(fēng)機(jī)壓力29.4kpa，造成燃燒器出口風(fēng)速很低，火焰射流的推力不足，火焰的穩(wěn)定性差，火焰分散無力，二次風(fēng)溫偏低。

3、熟料產(chǎn)量偏低

由于窯內(nèi)風(fēng)煤混合不均勻，造成火焰不集中，煤粉燃燒不充分，熟料結(jié)粒差，熟料產(chǎn)量偏低。2019年熟料平均日產(chǎn)量為5117t。

4、熟料強(qiáng)度偏低

由于窯內(nèi)火焰剛性差、燒成帶煅燒溫度分布不均，造成熟料強(qiáng)度偏低。2019年熟料3d抗壓強(qiáng)度平均達(dá)26.9Mpa，28d抗壓強(qiáng)度平均達(dá)57.8Mpa。

5、燃燒器頭部磨損后維修費(fèi)用高。

6、售后服務(wù)不及時(shí)。

二、主要工藝設(shè)備、原煤及熟料情況

某公司燒成系統(tǒng)主要工藝設(shè)備的配置和技術(shù)參數(shù)見表1，熟料化學(xué)成分、熟料率值及礦物組成見表2，煤粉工業(yè)分析見表3。

三、窯頭用HJ低氮燃燒器的優(yōu)勢(shì)

（1）能夠利用更多的高溫二次風(fēng)

采用HJ低氮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(fēng)進(jìn)入窯內(nèi)，有利于加快煤粉著火速度，能夠利用更多的高溫二次風(fēng)。新?lián)Q一次風(fēng)機(jī)的流量為92m3/min，壓力58.8kpa，保證小風(fēng)量高壓力（原一次風(fēng)機(jī)流量250m3/min，壓力29.4kpa）。

（2）節(jié)電

燃燒器配備一次風(fēng)機(jī)裝機(jī)功率低，功率132kw（原一次風(fēng)機(jī)功率185kw）。

（3）推力大

采用較高一次風(fēng)速，較低一次風(fēng)量，大推力、大速差設(shè)計(jì)理念，能夠強(qiáng)化煤風(fēng)混合，火焰強(qiáng)度高、剛性好、穩(wěn)定性強(qiáng)，使煤粉燃盡率高，能夠提高熟料產(chǎn)量，降低煤耗，提高熟料強(qiáng)度。

（4）調(diào)節(jié)方便、適應(yīng)性廣

燃燒器凈風(fēng)各通道安裝渦輪蝸桿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，能夠靈活調(diào)節(jié)各風(fēng)道的截面積；同時(shí)各風(fēng)道設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)量的閥門，使火焰粗細(xì)和長(zhǎng)度可調(diào)，能夠形成理想的溫度場(chǎng)和熱工制度，對(duì)煤質(zhì)、物料的波動(dòng)變化適應(yīng)性強(qiáng)。

（5）便于檢修和更換

燃燒器整機(jī)管層布局合理，各風(fēng)道氣體流動(dòng)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(zé)任心強(qiáng)的售后服務(wù)團(tuán)隊(duì)，能夠在甲方需要技術(shù)服務(wù)時(shí)及時(shí)到位，開展優(yōu)質(zhì)服務(wù)；同時(shí)能夠有針對(duì)性地進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，并且隨時(shí)可以通過電話和微信指導(dǎo)解決生產(chǎn)技術(shù)問題。

四、窯頭用HJ低氮燃燒器的結(jié)構(gòu)

    HJ窯頭低氮燃燒器采用五通道四風(fēng)道結(jié)構(gòu)形式（見圖1）,由外到內(nèi)依次分為：外軸流風(fēng)道、煤粉風(fēng)道、旋流風(fēng)道、渦流風(fēng)道、點(diǎn)火油槍（清焦器）通道。

圖1 HJ窯頭低氮燃燒器結(jié)構(gòu)形式

圖2 截面積無級(jí)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

（1）外軸流風(fēng)道

外軸流風(fēng)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(fēng)阻，提高了射流強(qiáng)度，外軸流風(fēng)由間斷的半圓錐形孔噴射，噴出的高速風(fēng)可以充分卷吸高溫二次風(fēng)。外軸流風(fēng)道的出口面積可以無級(jí)調(diào)節(jié)（見圖2），進(jìn)而可以調(diào)節(jié)外軸流風(fēng)的出口風(fēng)速。

（2）煤粉風(fēng)道

煤粉風(fēng)道設(shè)置在外軸流風(fēng)道和旋流風(fēng)道之間。在外軸流風(fēng)和旋流風(fēng)作用下煤粉迅速擴(kuò)散、快速著火燃燒；同時(shí)外軸流風(fēng)和旋流風(fēng)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(fēng)道

旋流風(fēng)道設(shè)置在煤粉風(fēng)道的內(nèi)側(cè)。旋流風(fēng)通過多個(gè)帶錐度的半圓形螺旋槽的旋流器噴出多個(gè)高速旋流風(fēng)，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(shí)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(fēng)風(fēng)道的出口面積可以無級(jí)調(diào)節(jié)，進(jìn)而可以調(diào)節(jié)外旋流風(fēng)的出口風(fēng)速。

（4）渦流風(fēng)道

渦流風(fēng)道設(shè)置在旋流風(fēng)道的內(nèi)側(cè)，渦流風(fēng)由多個(gè)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(fēng)噴出的角度，以調(diào)整火焰形狀。配合旋流風(fēng)，使燃燒火焰更加集中、穩(wěn)定。

五、窯頭用HJ低氮燃燒器的安裝

因?yàn)楸敬渭几母鼡Q了新的一次風(fēng)機(jī)，所以原一次風(fēng)機(jī)的管道不再使用。新的管道布置見圖3，布置時(shí)盡可能地減少直角彎以減小管道阻力，使一次風(fēng)更加順暢地入窯，能夠起到節(jié)能效果。同時(shí)橡膠管既要做好防磨的支點(diǎn)，又要保證燃燒器在正常進(jìn)出的調(diào)節(jié)中的前后富余量，不得影響正常使用。

圖3 新一次風(fēng)機(jī)的管道和窯頭煤粉輸送管道布置

圖4 處于基本水平的HJ低氮燃燒器

由于原燃燒器在窯內(nèi)的位置基本與窯中心線重合或平行（即同軸狀態(tài)），而HJ低氮燃燒器的安裝要求是燃燒器處于基本水平的狀態(tài)（見圖4），因此將燃燒器頭部支撐抬高7cm，尾部抬高14cm（見圖5、6）,燃燒器整體保持水平狀態(tài)，然后定位，燃燒器頭部在窯內(nèi)斷面調(diào)整到偏下、偏料各20mm（20mm，-20mm）。從點(diǎn)火油槍通道用紅外測(cè)溫槍打光點(diǎn)到窯內(nèi)，光點(diǎn)位置在窯內(nèi)向窯尾方向55m處。

圖5 燃燒器頭部提高

圖6 燃燒器頭部支撐抬高70mm

   定位時(shí)，使用的水平儀必須是直尺式磁鐵水平儀（見圖7），不能用框式水平儀（見圖8）以免影響定位的準(zhǔn)確性。

圖7 直尺式磁鐵水平儀

圖8 框式水平儀

六、窯頭用HJ低氮燃燒器使用中遇到的問題及解決

1.生料KH偏低

窯投料后因生料磨開不起來，生料均化庫內(nèi)的生料KH偏低，為保護(hù)窯皮和耐火磚，需要把火力調(diào)軟一些。外風(fēng)截面積由25mm增大到30mm，閥門開度90°，壓力38kpa,內(nèi)風(fēng)截面積由25mm減小到15mm，閥門開度90°，壓力表32kpa,中心風(fēng)截面積5mm，閥門開度由10°增大到15°，壓力16kpa。

2.窯筒體溫度偏高

4月3日18:30窯筒體22.5m處溫度最高390℃，采取以下措施：

①開窯筒體冷卻風(fēng)機(jī)；

②調(diào)整燃燒器：頭部向下調(diào)整15mm；

③減頭煤，一次風(fēng)量減小到66 m3/min，一次風(fēng)機(jī)出口壓力保持40.8kpa左右。

19:30該處溫度降低至366℃，20:20降低至350℃。4月4日9:16燃燒器恢復(fù)正常狀態(tài)。

3.燃燒器頭部下面長(zhǎng)“胡子”

   燃燒器頭部下面長(zhǎng)出較大的“胡子”后，嚴(yán)重阻礙了外風(fēng)卷吸高溫二次風(fēng)，影響了窯頭煤粉的快速燃燒，造成窯況惡化，產(chǎn)量一度下降到360t/h，游離鈣合格率下降。清理燃燒器頭部下面較大的“胡子”后，窯況很快好轉(zhuǎn)，產(chǎn)質(zhì)量很快恢復(fù)正常。后來制定操作規(guī)程，定期清理燃燒器頭部下面的“胡子”，防止因此影響正常煅燒。

4.燃燒器端面“結(jié)焦”

窯頭燃燒器端面“結(jié)焦”嚴(yán)重后，部分外風(fēng)出口被堵塞，減小了外風(fēng)卷吸高溫二次風(fēng)的能力，影響了窯頭煤粉的快速燃燒，同時(shí)火焰形狀會(huì)發(fā)生改變，嚴(yán)重時(shí)有可能會(huì)傷及窯皮和窯襯，影響窯系統(tǒng)的安全運(yùn)行。使用專用清焦器（見圖9）清焦后，火焰形狀恢復(fù)正常，窯況好轉(zhuǎn)。

圖9 專用清焦器

七、窯尾燃燒器的更換

分解爐原燃燒器（共兩根）整體磨損嚴(yán)重（見圖10），需更換。由于分解爐（見圖11）爐容過?。s1250m3），以前正常生產(chǎn)中曾多次出現(xiàn)過分解爐加煤而不燃燒的情況。為了保證分解爐內(nèi)煤粉的充分分散，加速煤粉的燃燒，決定在原基礎(chǔ)上再增加兩根燃燒器（見圖12、13、14）。

圖10 原分解爐燃燒器

圖11 分解爐

圖12 新?lián)Q的分解爐燃燒器

圖13 新增加的分解爐燃燒器

 圖14 新的分解爐燃燒器頭部

八、使用效果

在其它工藝技術(shù)沒有改造、熟料三率值和煤粉各項(xiàng)指標(biāo)保持基本不變的情況下，使用HJ低氮燃燒器后，熟料產(chǎn)量由原來的5118 t/d提高并穩(wěn)定在5300t/d～5500t/d，有較大幅度的提高，熟料3d抗壓強(qiáng)度27.5Mpa左右，噸熟料標(biāo)煤耗降低1Kg，每日節(jié)電1000kw·h以上，每年可直接節(jié)約煤耗、電耗、生產(chǎn)成本約：271.9萬元，節(jié)能效果顯著。使用后，主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的對(duì)比見表4，窯中控操作畫面見圖15。

圖15  窯中控操作畫面

采用HJ低氮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(fēng)進(jìn)入窯內(nèi)，有利于加快煤粉著火的速度；較少的一次風(fēng)用量可以降低煤耗和電耗；火焰剛性好，不偏不散，調(diào)節(jié)方便，能更好地保護(hù)窯皮和耐火磚，提高運(yùn)轉(zhuǎn)率；改造后，一次風(fēng)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，降低了脫硝費(fèi)用等生產(chǎn)成本。