燃烧器品牌有哪些（燃烧器工作原理）

前言

某公司4500t/d新型干法熟料生产线是由南京水泥设计院设计的烧无烟煤或劣质煤性能突出的五级低压损窑外分解窑，于2011年11月投产。由于早期选用的回转窑、分解炉燃烧器及配套煤粉输送系统，在装备选型和配置上普遍偏大，致使熟料工序煤耗和电耗难以进一步下降。为此，该公司组成技术攻关组，经过不断摸索，在总结掌握生产过程中实际用煤量和用风量的基础上，对窑头、窑尾燃烧器及煤粉输送系统实施了优化改造，取得了较好的效果。

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原燃烧器及煤粉输送系统配置和存在的问题

(1)原燃烧器。窑头使用了一主一备，四通道燃烧器为主，二通道燃烧器为辅。主燃烧器特点：推力大、风煤混合好、火焰短粗热力集中升温快，对劣质煤的燃烧适宜。但是燃烧器拢烟罩和内外喷嘴环冲刷磨损非常快，正常只能使用6～7个月，必须停窑予以更换或维修(见图1)。因其火焰短粗，相应窑皮也短，造成烧成带22～25m镁铝砖窑皮时长时掉，砖的使用周期不能与烧成带整体保持一致。备用燃烧器特点：推力相比略低、黑火头长，高温火焰也长，相应烧成带窑皮保护好耐火砖使用周期长。但也存在调节点少，升温慢，烧低热值的煤(热值Qnet,ad小于5300×4.18kJ/kg，灰分达25.0％以上)或窑工况波动时容易在40～46m处长辅窑皮；且煤嘴耐磨陶瓷片也易损坏，造成黑火头细长、火焰发软烧成燃烧慢被迫停窑更换(见图2)。

图1 四通道燃烧器磨损情况

图2 二通道燃烧器磨损情况

表1 原罗茨风机及管道参数

(2)分解炉燃烧器：采用两根南京院传统的拔梢型喷管，喷嘴直径ф200mm，无助风助燃设施。特点：结构简单、阻力小。

(3)原窑头、窑尾煤粉输送系统及风机配置和参数见表1。存在主要问题为：①实物煤耗一直居高不下，且有继续升高趋势，尤其是频繁入五级旋风筒有不完全燃烧的煤粉火星、分解炉底部局部高温而引发结大块垮落现象。②窑头、窑尾燃烧器、风机、送煤管道与煤粉输送系统实际使用工艺状态不匹配，在实际生产应用中窑头送煤风压控制在30kPa、窑尾送煤风压控制在40kPa左右，就已经能满足窑系统满负荷生产的需要，存在窑头、窑尾煤粉输送配置风量和风压过剩现象(实际使用中窑尾送煤风机一直采取一定比例外排放风)；窑头一次风机的配置风量偏大但风压偏小。与目前逐渐推广应用的低功率大风压小风量特点的新型大推力四通道燃烧器的设计及操作理念截然相反，导致入窑、入分解炉冷风过大，煤耗偏高、部分电耗做了无用损耗。

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具体优化改造思路和方案

针对以上存在的问题，我们的改造思路：水泥煤粉燃烧器及配套输送系统是熟料烧成系统中的关键设备，其性能及操作要符合几方面要求。(1)适应各类煤种，可烧低劣质煤、无烟煤；(2)燃烧器前500mm热端及内外喷嘴耐磨损，使用寿命达到一年以上；(3)一次风率低且推力大；(4)火焰稳定完整、集中有力，煅烧熟料质量好；(5)保证管道流速，煤风比高；(6)节煤、节电、低NOx。

经过对不同类型的燃烧器和使用企业考察和性能比对，选用了郑州某企业生产的大推力低风量四风道煤粉燃烧器(见图3，4)。

图3 燃烧器端面四个风道分布

图4 煤管头延长耐材烧损改进

表2 改进后窑头、窑尾罗茨风机及管道参数

该燃烧器的四个风道不包括中心风，由外向里依次是：外旋流风、煤风、内轴流风、内旋流风，最里边是点火油枪输油管道不作为风道使用。外旋流风口上均匀分布的可调锲型块，能灵活调整出风截面积，并形成多股离散，保证外旋风的速度及穿透力；内直流风的阀门和内旋流的出风面积调整，用于改变喷射角度，有效控制火焰长度。对于挥发分≥5％，发热量18000kJ/kg左右劣质煤都能适应，尤其是燃烧器一次风量(含煤风)占总量的6％以下，化解了燃烧器喷嘴磨损的问题，提高了在线使用时间。分解炉燃烧器由两根拔梢型喷管，改为带300角风翅喷煤管，加强煤粉混合和扩散。在将窑头、窑尾燃烧器升级改造论证的同时，我们也将各配套风机与煤粉输送管道直径和输送系统工艺布置重新进行优化。改进后窑头、窑尾罗茨风机及管道参数见表2。

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改造后的效果

技改实施后窑系统运行及燃烧稳定性得到提升，窑台产及熟料质量有了明显的改善和提高，尤其冷窑升温过程中“回火打枪”、熄火彻底杜绝，相比以前升温用油量减少一半。2018年11月份改造前后窑的主要指标变化见表3，由表3可知：

表3 11月改造前后窑的主要指标变化

(1)窑头一次风量比改造前减少89m3/min，风机电机功率减小22kW；窑头送煤风机风量比改造前减少46.6m3/min，风机电机功率减小105kw。窑尾送煤风量比改造前减小60.9m3/min，窑尾送煤风机降低功率110kw。总送风风量减少：196.5m3/min；总装机功率减少：237kw。

烧成系统电耗由改造前25.20kWh/t，降低至24.60kWh/t，下降了0.6kWh/t。

(2)煤粉燃烧更加充分和稳定，主窑皮整体往前移动2～3m，且平整牢固，既减少了因煤粉不完全燃烧造成窑后结圈及烟室缩口结皮，窑主电机电流下降负荷降低；又使带入的二、三次风温度升高了50～80℃。更多的二、三次风进入窑与分解炉系统，解决了分解炉混合不均燃烧不充分、用煤量偏大、局部高温烧蚀耐火材料和结大块的难题。标准煤耗由改造前113.41kg/t，降低至110.96kg/t，下降了2.45kg/t。窑熟料台时产量由改造前的244.03t/h，提高至251.06t/h，上升了7.03t/h。

(3)熟料结粒均匀致密、色泽好，熟料C?S含量提高，熟料游离氧化钙合格率由改造前85％提高至90％以上。

随着燃烧器调整理念、调整经验的积累和丰富，本次燃烧器及煤粉输送系统优化改造改造的作用和效果越来越突出，为后续熟料生产线各项经济运行指标持续创新拓展了空间。概括总结此改造及调试使用经验，还需要值得注意几点：

(1)燃烧器控制调整思路：全开外旋风和截面以提升外旋风量，适当关小内轴风截面和风量，逐步关小直至关死内旋风量；多使用内轴风量，内旋和外旋风量按照1：8的比例进行控制。目的：①通过提升外旋风量和风速最大限度的提高了煤粉和二次风温的混合搅拌速度，让煤粉充分的和二次风温混合达到充分燃烧；②增加内轴风使用量大，让短粗火焰拉长、顺畅，不会伤害窑皮和耐火砖；③内外旋同时全部使用时会造成内外旋风量相互制约，反而影响煤粉混合搅拌及燃烧速度；④三个风道都使用，燃烧器出口风速相对较低，燃烧器头部磨损较小；⑤燃烧能力提升，二三次风温度提高幅度较大，能稳定在1150～1025℃，拓宽了窑系统的适应能力和煅烧范围，可大幅增加窑台产或为提高熟料质量采用高饱和比、高硅率配料。

(2)关注点：①回转窑燃烧器正常生产中的位置放在窑口端面零点或±200mm范围内，因出燃烧器煤粉燃烧快、热力强度集中，高温区域整体前移、二三次风温普遍提高至1150℃以上，势必会增大燃烧器头部浇注料及耐热钢、窑口浇注料及护铁、窑头罩浇注料、三次风管入口段耐火材料的冲刷和烧损，必须予以高度重视，根据不同工艺装备及运行状态，采取耐材配套升级优化。同时，由于窑内火焰变短变粗、热力集中温度高，相应烧成带窑皮也前移变短，对冷却带、烧成带后2～3m耐火砖性能和长度也要进行调整。

②本次煤粉燃烧器及配套输送系统改造的一个核心目的是在满足煤粉初级燃烧的前提下，尽可能降低输送环节大量冷风入窑及分解炉。煤粉中固定碳燃烧就需要由二三次风量来保证，其量越多、交换温度越高对熟料煅烧操作越有利。篦冷机的工况稳定、料层厚薄控制及固定床、一段配风风量、风压配置与热交换好坏非常重要，如果参数控制不好，风量偏低缺氧或温度偏低反而影响熟料煅烧，建议结合三代以下篦冷机固定床改造同步实施。

③在实施燃烧器及输送系统的技改前，要根据本企业原燃材料、窑炉工艺状况进行科学的决策和选择。燃烧器调整使用也不是一成不变的，由燃烧器带来的其他可能的问题，必须尽快升级优化，同时做好巡检和异常应对处理措施。

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结语

在新型干法水泥熟料窑炉燃烧器及配套输送系统改造中，采用低功率大风压小风量特点的新型大推力四通道燃烧器，统筹配套将各风机与煤粉输送管道直径和输送系统工艺布置进行优化，达到设备输出风量和做工功率与实际生产所需风量和输送功率最优匹配，是水泥窑炉煤粉输送系统降低电耗的有效方法，也是减少人窑、炉冷风量，降低煤耗的重要措施，同时也给烧成窑系统工况稳定创造了良好的条件，对烧成窑系统提高产量、提高质量效果显著。

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