Sinosw irl燃烧器在鹿泉鼎新2 500t/d生产线的成功应用Suc cessfu lAp p lica tion o f Sinosw irlBurner in Luquan Dingxin Cem ent Plant2 500t/d Produc tion Line

罗荣树，吴丽娜，张国庆，李竹勤，王文清

Sinosw irl燃烧器在鹿泉鼎新2 500t/d生产线的成功应用
Suc cessfu lAp p lica tion o f Sinosw irlBurner in Luquan Dingxin Cem ent Plant2 500t/d Produc tion Line

罗荣树1，吴丽娜1，张国庆1，李竹勤1，王文清2

1　概述

我公司目前有两条水泥熟料生产线，1号线于2000年投产，2号线于2002年投产，均为天津水泥工业设计研究院有限公司设计的2 500t/d生产线。窑头燃烧器一直使用KHD型四通道燃烧器，由于该燃烧器形式较老，已不能适应近年来不断提产的需要及煤粉品质频繁变化的情况。因此，选用新型高效煤粉燃烧器迫在眉睫。

经实地调研了解，公司采购了中材装备集团有限公司热工分公司研发制造的Sinoswirl型双旋流煤粉燃烧器，希望其在提供性能优良、质量可靠的产品的同时，能够给予专业、系统化的工艺调试服务，解决之前存在的问题，强化窑内煅烧、改善熟料质量、提高熟料产量。

2013年7月期间，1号线停窑技改优化，将窑头原KHD燃烧器更换为Sinoswirl双旋流燃烧器，并对整个系统进行了一系列优化升级。公司对1号线的预期目标为：系统工况改善，熟料产出稳定，产量≮3 000t/d；熟料外观质量佳，fCaO合格率≮80%；R3d＞30MPa，R28d＞60MPa。

技改初期，经系统综合调试，基本实现了公司预定目标，但在熟料外观、后期强度及窑系统对高饱和比的适应性方面仍需提高。我公司与中材装备集团有限公司热工分公司共同对系统工况、窑头燃烧器的结构特点和性能发挥进行论证分析后，对燃烧器进行了针对性优化，并改进了工艺生产调试方法，最终各项技术指标均优于预期，为我公司带来了良好的社会经济效益。

2　 Sinoswirl双旋流燃烧器简介

2.1结构特点

Sinoswirl型双旋流煤粉燃烧器为四风道结构，从外到内依次为：轴流风、外旋流风、煤风、内旋流风。

轴流风：最外圈布置，周向小孔均匀分布。产生高速轴流风，形成较大的负压卷吸区，能有效地卷吸高温二次风。对于收拢火焰形状、增强火焰强度及刚度有显著作用。

外旋流风：位于轴流风道之内、煤风道之外，通过燃烧器头部的旋流叶片装置喷出。提供喷射气流的切向速度，能有效控制火焰粗细。

煤风：布置于外旋流风道与内旋流风道之间，环状结构。用于输送煤粉，设计风速24～30m/s。

内旋流风：布置于煤风道内，通过旋流叶片装置喷出。作用是打散煤粉、使煤粉与高温窑气充分混合，并为火焰燃烧的中心区域提供氧气。

通过这四个主通道之间的匹配关系，窑内火焰形状便捷可调、温度分布更为合理。头部最外层设置拢焰罩，提高煤粉燃尽率，防止出现局部高温烧损窑皮。

图1　燃烧器头部结构

2.2风机配置

现场配两台一次风机，均为罗茨风机，带变频调速功能。轴流风使用一台风机单独供风，内旋流风和外旋流风共用一台风机。轴流、旋流分风机控制与之前使用一台一次风机相比，各风道风量、风压均可单独调节，且信号接入中控，在中控室内即可实现调整。

3　技改中燃烧器的重要作用

3.1技改效果

系统技改如期完成，2013年7月下旬正式投产，各项指标取得了预期效果。虽然系统进行了一系列优化，但更换燃烧器是优化措施的最重点，并取得了良好的效果。

3.2燃烧器使用情况

燃烧器推力大幅提高，一次风用量下降，火力刚度有所保障，热力强度明显提升，从窑头看火焰形状规整、窑内亮度高，较改造前明显提升。从窑内温度分布来看，窑皮长约19m，烧成带主煅烧区（从窑口6～12m）温度高，煤粉燃烧速度快，火焰末端辐射温度较低。

3.3燃烧器性能与系统的匹配

物料饱和比偏高时，对窑头熟料煅烧是一种考验，经与天津院专家论证，并结合实际生产情况，得出以下结论：

1号线建设较早，分解炉为早期的TDF炉，炉容偏小，2 500t/d规格的生产线实际产量3 000t/d，物料入窑分解率一直处于较低水平，一般在87%～89%之间，同时由于原料中含Mg、K等成分，分解炉出口温度控制在880℃，不宜过高，否则容易结皮、生成大块熟料。

实际煅烧过程中，窑功率对分解炉出口温度的反应比较敏感，出口温度的高低与窑电流的高低基本保持同步，较低的分解率造成部分本应由预热器系统完成的工作留窑内进行，缩短了回转窑的有效工作区间。

在此情况下，需在保证窑内热力强度的同时，尽量使烧成带延长，才能提高窑系统对配料波动的适应性。而当时燃烧器火力强度虽高，但高温分布较为集中、偏短，在燃烧器头部设计方面存在优化空间。

3.4燃烧器调节与煤质的关系

现场使用烟煤，挥发分28%，灰分21%，热值约22 990kJ/kg。

该煤粉的燃烧特性分析表明，该类型煤粉活性很高，燃烧烈度强，放热时比较猛烈且燃烧不稳。平均放热强度大于一般烟煤，放热相对集中。

因此，结合系统实际情况，燃烧器性能方面的优化方向为尽量降低煤粉燃烧速度，使热量释放更加均匀。

表1　优化前对物料波动的适应性

表2　优化后对物料波动的适应性

表3　熟料抗压强度，MPa

4　后续针对性优化

4.1后续优化措施

根据燃烧器现场初步使用情况及系统特点，结合煤粉燃烧特性分析，我们认为，该燃烧器如果进行适当的结构优化及配风比例调整，其性能指标还将大幅度提高。经讨论后，公司采取了如下后续优化措施：加大头部轴流出口小孔面积、调整轴流与旋流的用风比例；目标是延长火焰及窑内烧成区域，使煤粉放热过程更为平稳、均匀。

4.2优化效果

（1）一次风用量

与之前KHD燃烧器比，一次风用量降低约5m3/min。

（2）窑内温度分布更合理

优化前，从筒体温度扫描仪图上可看出筒体6～12m位置为高温火点，此处煅烧温度很高，而从12m后温度下降趋势明显，且随着使用末端窑皮呈逐步变厚的趋势。说明火焰比较集中，属“短焰急烧”情况，热量集中于火焰中部区域释放，火焰偏短且末端辐射温度低。

优化后，从筒体温度扫描仪图上看，整个烧成带温度比较平均，火焰拉长，热量在较长的区域（6～16m）内均匀释放，窑皮末端温度较之前高，虽局部煅烧温度略低，但热量分布更为合理，且目前窑皮情况也更利于保护窑衬，能延长烧成带耐火砖使用时间。

（3）熟料外观质量大幅提升

（4）窑内煅烧系统对物料饱和比的适应性显著增强，在同等投料量的情况下，fCaO合格率大幅提高。见表1和表2。

（5）熟料强度稳定

5　结语

1号线建成投产较早，设计规模2 500t/d，在“精细化操作”的理念指导下，经全厂上下共同努力，实际产量稳定在3 000t/d。笔者认为，不同系统间存在的差异性较大，即使是相同规格、相同设计，在实际生产过程中也难以保证技术性能指标一致。因此，关键设备的针对性设计、“对症下药”显得尤为重要。

窑头燃烧器设备虽小，但在熟料煅烧过程中起核心作用，中材装备集团有限公司热工分公司详细调研、认真分析我公司1号熟料生产线烧成系统工艺，并针对现场煤粉的燃烧特性，进行窑头燃烧器的优化设计，做到了窑头燃烧器设计与系统工艺性能的匹配，这是确保其Sinoswirl燃烧器在煅烧中发挥出巨大能力的关键。

TQ172.625.3文献标识码：A

1001-6171（2015）05-0104-02

通讯地址：1河北金隅鼎鑫水泥有限公司，河北石家庄050200；2中材装备集团有限公司热工分公司，天津300400；

2014-12-29；编辑：吕光