HJ低氮燃烧器在高海拔地区如何提产、降耗

　　对于众多水泥企业而言，有效地控制生产成本能够帮助其在激烈的市场竞争抢占有利地位，而能耗在生产成本中占据比重较大，降低生产过程中的煤耗、电耗就成为了企业控制生产成本的一项有效措施。某公司5000t/d回转窑位于海拔近3000m的青藏高原西宁市，由于设计等原因，燃煤系统存在一次风量偏高，风机、电机富余量偏大等问题，由此造成的系统煤耗、电耗、氮氧化物排放和氨水用量也较高。为提高回转窑系统的煅烧能力，同时降低生产成本，该公司的窑头、窑尾燃烧器均更换为河南汇金智能装备有限公司生产的HJ低氮燃烧器。使用后可提高并稳定熟料产量、质量;降低煤耗、电耗、环保费用等生产成本。现将使用中的一些情况总结如下：

　　一、原窑头燃烧器存在的主要问题

　　1、一次风用量偏大

　　一次风机流量为250m3/min，入窑冷风量大，一次风机功率185kw，导致煤耗、电耗偏高;同时有害气体NOx产生量增多，脱硝系统的氨水用量增大，增加了生产运行成本。

　　2、推力小

　　一次风机压力29.4kpa，造成燃烧器出口风速很低，火焰射流的推力不足，火焰的稳定性差，火焰分散无力，二次风温偏低。

　　3、熟料产量偏低

　　由于窑内风煤混合不均匀，造成火焰不集中，煤粉燃烧不充分，熟料结粒差，熟料产量偏低。2019年熟料平均日产量为5117t。

　　4、熟料强度偏低

　　由于窑内火焰刚性差、烧成带煅烧温度分布不均，造成熟料强度偏低。2019年熟料3d抗压强度平均达26.9Mpa，28d抗压强度平均达57.8Mpa。

　　5、燃烧器头部磨损后维修费用高。

　　6、售后服务不及时。

　　二、主要工艺设备、原煤及熟料情况

　　某公司烧成系统主要工艺设备的配置和技术参数见表1，熟料化学成分、熟料率值及矿物组成见表2，煤粉工业分析见表3。

表1-主要工艺设备的配置和技术参数

表2-熟料化学成分、率值及矿物组成

表3-煤粉工业分析

　　三、窑头用HJ低氮燃烧器的优势

　　(1)能够利用更多的高温二次风

　　采用HJ低氮燃烧器在保证煤粉充分燃烧的情况下可以有效减少多余一次风进入窑内，有利于加快煤粉着火速度，能够利用更多的高温二次风。新换一次风机的流量为92m3/min，压力58.8kpa，保证小风量高压力(原一次风机流量250m3/min，压力29.4kpa)。

　　(2)节电

　　燃烧器配备一次风机装机功率低，功率132kw(原一次风机功率185kw)。

　　(3)推力大

　　采用较高一次风速，较低一次风量，大推力、大速差设计理念，能够强化煤风混合，火焰强度高、刚性好、稳定性强，使煤粉燃尽率高，能够提高熟料产量，降低煤耗，提高熟料强度。

　　(4)调节方便、适应性广

　　燃烧器净风各通道安装涡轮蜗杆调节机构，能够灵活调节各风道的截面积;同时各风道设置调节风量的阀门，使火焰粗细和长度可调，能够形成理想的温度场和热工制度，对煤质、物料的波动变化适应性强。

　　(5)便于检修和更换

　　燃烧器整机管层布局合理，各风道气体流动过程中沿程阻力系数最小。头部零件采用螺纹连接，拆装便捷，便于检修和更换。

　　(6)售后服务好

　　汇金公司有技术能力过硬、责任心强的售后服务团队，能够在甲方需要技术服务时及时到位，开展优质服务;同时能够有针对性地进行技术培训，并且随时可以通过电话和微信指导解决生产技术问题。

　　四、窑头用HJ低氮燃烧器的结构

　　HJ窑头低氮燃烧器采用五通道四风道结构形式(见图1),由外到内依次分为：外轴流风道、煤粉风道、旋流风道、涡流风道、点火油枪(清焦器)通道。

图1-HJ窑头低氮燃烧器结构形式

图2-截面积无级调节机构

　　(1)外轴流风道

　　外轴流风道喷嘴采用带有一定倾斜锥度的半圆孔结构，降低了风阻，提高了射流强度，外轴流风由间断的半圆锥形孔喷射，喷出的高速风可以充分卷吸高温二次风。外轴流风道的出口面积可以无级调节(见图2)，进而可以调节外轴流风的出口风速。

　　(2)煤粉风道

　　煤粉风道设置在外轴流风道和旋流风道之间。在外轴流风和旋流风作用下煤粉迅速扩散、快速着火燃烧;同时外轴流风和旋流风能够控制煤粉在窑内的走向和分布，可以有效调节火焰形状和火焰温度的分布。

　　(3)旋流风道

　　旋流风道设置在煤粉风道的内侧。旋流风通过多个带锥度的半圆形螺旋槽的旋流器喷出多个高速旋流风，产生旋流效应，使煤粉在出燃烧器后迅速散开，降低了煤粉浓度，提高了煤粉与空气的接触时间和接触面积，使煤粉能够快速燃烧，提高了煤粉燃烧效率。旋流风风道的出口面积可以无级调节，进而可以调节外旋流风的出口风速。

　　(4)涡流风道

　　涡流风道设置在旋流风道的内侧，涡流风由多个带螺旋角度的旋流器喷出，通过调整轴向位移可以调整涡流风喷出的角度，以调整火焰形状。配合旋流风，使燃烧火焰更加集中、稳定。

　　五、窑头用HJ低氮燃烧器的安装

　　因为本次技改更换了新的一次风机，所以原一次风机的管道不再使用。新的管道布置见图3，布置时尽可能地减少直角弯以减小管道阻力，使一次风更加顺畅地入窑，能够起到节能效果。同时橡胶管既要做好防磨的支点，又要保证燃烧器在正常进出的调节中的前后富余量，不得影响正常使用。

图3-新一次风机的管道和窑头煤粉输送管道布置

图4-处于基本水平的HJ低氮燃烧器

　　由于原燃烧器在窑内的位置基本与窑中心线重合或平行(即同轴状态)，而HJ低氮燃烧器的安装要求是燃烧器处于基本水平的状态(见图4)，因此将燃烧器头部支撑抬高7cm，尾部抬高14cm(见图5、6),燃烧器整体保持水平状态，然后定位，燃烧器头部在窑内断面调整到偏下、偏料各20mm(20mm，-20mm)。从点火油枪通道用红外测温枪打光点到窑内，光点位置在窑内向窑尾方向55m处。

定位时，使用的水平仪必须是直尺式磁铁水平仪(见图7)，不能用框式水平仪(见图8)以免影响定位的准确性。

　　六、窑头用HJ低氮燃烧器使用中遇到的问题及解决

　　1.生料KH偏低

　　窑投料后因生料磨开不起来，生料均化库内的生料KH偏低，为保护窑皮和耐火砖，需要把火力调软一些。外风截面积由25mm增大到30mm，阀门开度90°，压力38kpa,内风截面积由25mm减小到15mm，阀门开度90°，压力表32kpa,中心风截面积5mm，阀门开度由10°增大到15°，压力16kpa。

　　2.窑筒体温度偏高

　　4月3日18:30窑筒体22.5m处温度最高390℃，采取以下措施：

　　①开窑筒体冷却风机;

　　②调整燃烧器：头部向下调整15mm;

　　③减头煤，一次风量减小到66 m3/min，一次风机出口压力保持40.8kpa左右。

　　19:30该处温度降低至366℃，20:20降低至350℃。4月4日9:16燃烧器恢复正常状态。

　　3.燃烧器头部下面长“胡子”

　　燃烧器头部下面长出较大的“胡子”后，严重阻碍了外风卷吸高温二次风，影响了窑头煤粉的快速燃烧，造成窑况恶化，产量一度下降到360t/h，游离钙合格率下降。清理燃烧器头部下面较大的“胡子”后，窑况很快好转，产质量很快恢复正常。后来制定操作规程，定期清理燃烧器头部下面的“胡子”，防止因此影响正常煅烧。

　　4.燃烧器端面“结焦”

　　窑头燃烧器端面“结焦”严重后，部分外风出口被堵塞，减小了外风卷吸高温二次风的能力，影响了窑头煤粉的快速燃烧，同时火焰形状会发生改变，严重时有可能会伤及窑皮和窑衬，影响窑系统的安全运行。使用专用清焦器(见图9)清焦后，火焰形状恢复正常，窑况好转。

图9-专用清焦器

　　七、窑尾燃烧器的更换

　　分解炉原燃烧器(共两根)整体磨损严重(见图10)，需更换。由于分解炉(见图11)炉容过小(约1250m3)，以前正常生产中曾多次出现过分解炉加煤而不燃烧的情况。为了保证分解炉内煤粉的充分分散，加速煤粉的燃烧，决定在原基础上再增加两根燃烧器(见图12、13、14)。
　　八、使用效果 

　　在其它工艺技术没有改造、熟料三率值和煤粉各项指标保持基本不变的情况下，使用HJ低氮燃烧器后，熟料产量由原来的5118 t/d提高并稳定在5300t/d～5500t/d，有较大幅度的提高，熟料3d抗压强度27.5Mpa左右，吨熟料标煤耗降低1Kg，每日节电1000kw·h以上，每年可直接节约煤耗、电耗、生产成本约：271.9万元，节能效果显著。使用后，主要经济技术指标的对比见表4，窑中控操作画面见图15。

图14-新的分解炉燃烧器头部

 

图15-窑中控操作画面

　　采用HJ低氮燃烧器在保证煤粉充分燃烧的情况下，可以有效减少多余一次风进入窑内，有利于加快煤粉着火的速度;较少的一次风用量可以降低煤耗和电耗;火焰刚性好，不偏不散，调节方便，能更好地保护窑皮和耐火砖，提高运转率;改造后，一次风量下降，煤粉混合均匀，煅烧稳定，降低了火焰的峰值温度，减少NOX的产生，降低了脱硝费用等生产成本。