0 引言

燃燒器在回轉窯中雖然只是一個小小的熱工設 備，但從熱力學角度來說，卻是整個窯系統的能量 源泉，對水泥熟料的燒成起著至關重要的作用。正 所謂“大窯一根槍”，燃燒器性能優劣直接影響著燒 成系統的產量，影響著熟料的質量和煤耗，甚至影 響著系統污染物的排放指標，因而選擇一臺與燒成 系統匹配的性能優良的燃燒器備受水泥企業重視。

廣東某水泥公司擁有4條6 000 t/d 預分解水泥 生產線，回轉窯規格Φ5.0 m×74 m，雙系列五級 預熱器＋RSP分解爐系統。其燒成系統配置四通道

煤粉燃燒器，使用中表現一般，工廠立項決定對窯 頭燃燒器進行技術升級改造。本文就該項目的情況 進行總結，以資參考。

1 原配燃燒器的使用情況

(1) 一次風比率高，入窯冷風量多，不利于 節能降耗。窯系統內煤粉燃燒所需要的空氣根據其 來源和用途分成三股，習慣上分別稱之為：一次 風、二次風和三次風。一次風是通過窯頭燃燒器強 制送入窯內的自然空氣，由窯頭的一次風機供給， 它對于多風道燃燒器，又是煤風與凈風以及中心風 的總和。一次風的溫度為環境大氣溫度，其用量越

                  表5  改造前后主要技術指標對比表

阻力大、氣料換熱效率低，入窯生料表觀分解率偏 低、波動大，分解爐出口與C5旋風筒進出口溫度

嚴重倒掛，二、三次風溫度不穩定、冷卻機能效 不足等問題實施了一系列技術改造措施，實現了 投資省、見效明顯的技改效果：熟料標準煤耗降 低2.12 kgce/t，熟料平均產量提高6.37%，熟料冷 卻效果和質量均有一定程度的改善。

參考文獻

[1] 獨傳新, 王宜兵, 武浩. 我公司5000t/d熟料生產線預分解 系統降阻改造[J]. 水泥工程, 2020(1):2:47-48.

(收稿日期：2022-06-20)

大，過?？諝庀禂翟酱?，相對二、三次風來講耗熱 越多，從而使系統的熱耗增加。

(2) 火焰偏軟發飄，黑火頭長，煤粉燃燒速度 慢、燃盡率低，煤灰沉降會導致燒成帶末端易結厚 窯皮、易結圈。根據燃燒熱力學的研究，煤粉在水 泥窯中的有焰燃燒都需要遵循這樣一個過程：煤粉 中的燃點低的揮發分先燃燒，繼而將這些熱量傳遞 給燃點高的固定碳，實現固定碳的徹底完全燃 燒。這兩步都需要足夠的氧氣，但來源卻不一樣。 揮發分用氧來自一次風，和煤粉同時入窯；而固定 碳用氧，需要高熱焓的二次風提供，二者接觸越充 分，固定碳的燃燒速度越快。但二次風與火焰內部的 固定碳充分接觸需要燃燒器有足夠的旋流強度[1]。

(3) 一次風機風量大，升壓低，軸流風出口 速度低，對高溫二次風的卷吸引射能力不足，利用 率低，直接影響煤粉的燃燒速度和燃盡率。一次風 量與一次風速是影響煤粉燃燒的重要參數，它對高 溫二次風的挾帶作用，是加快燃燒速度的關鍵，形 成適度的再循環火焰是保證火焰穩定的前提。在燃 燒器噴頭出口面積固定的情況下，一次風量直接決 定了火焰動量，同時也影響對高溫二次風的卷吸利 用率及火焰長度。

(4) 燒成火力不足，煅燒能力不夠，熟料結 粒偏細，多粉料，影響產質量的進一步提高；熟料 結粒差，又會影響熟料冷卻效果，降低二次風溫和

三次風溫，不僅使窯頭煤粉燃燒效果進入低效循環 狀態，還影響分解爐煤粉的燃燒。

(5) 從圖1可知，燒成帶末端窯皮較厚，有 結圈趨勢，窯筒體42 m以后存在著結副窯皮現象。 分析認為：一次風風量過大，出口速度低，軸流風 對高溫二次風的卷吸利用率低，旋流強度偏弱，對 煤粉的打散以及攪拌程度不足，高溫二次風難以完 全進入煤粉流內部，直接影響了煤粉的燃燒速度和 燃盡率，煤灰沉降，后燃，從而造成燒成帶末端窯 皮偏厚，窯尾易結煤粉圈或者副窯皮。

      圖1  改造前筒體掃描的窯皮情況

2 解決方案

根據現場生產狀況及以上分析，我們提取了 煤粉工業分析結果(見表1) ，秉承中和機電公司 “一煤一設計，一窯一修正”的燃燒器設計理念， 給出了窯頭燃燒器優化改進方案，見表2。

從表2中可以看出，新方案減少了一次風量， 增加了風機壓力。

燃燒器推力計算公式為：

M＝m ×v

式中， M—燃燒器的推力，N；

m—燃燒器一次空氣的質量流量，kg/s； v—燃燒器一次空氣噴出速度，m/s。

為了保證燃燒器有足夠的推力，在降低一次

風量的情況下，我們增加了風機壓力，即提高了燃 燒器出口速度，從而保證了燃燒器的動量，充分利 用高溫二次風，黑火頭縮短，加快了煤粉燃燒速 度。實踐證明，形成優質火焰是衡量一次風量、風 壓使用是否正確的標準，盡管影響優質火焰形 成的因素不只是一次風，但在保證煤粉燃燒所需氧 氣含量的情況下，減少一次風量，提高二次風利用 率，是提高煤粉燃燒速度的關鍵。

3 SR4燃燒器的使用效果

該公司自2021年3月更換使用中和機電SR4高 效節能燃燒器后，生料投料穩定在460 t/h以上，熟 料產量超過6 800 t/d。該狀態下，SR4燃燒器的運 行參數為：一次風機48 Hz，軸流風壓力56 kPa， 燃燒器出口風速≥320 m/s，旋流風壓力48 kPa，燃 燒器出口風速≥260 m/s，送煤風40 Hz，燃燒器推 力達到8~11 N/MW。通過合理確定燃燒器在窯橫斷 面的位置(以窯中心線為基準稍微偏料)，控制窯 皮的厚度和長度，火焰的外焰實現了近料而不觸料

的燃燒效果。通過調整旋流風出口截面積，增加旋 流強度，縮短黑火頭長度，煤粉燃燒速度和燃盡率 得到提高[2]。

SR4燃燒器運行一年多來，窯系統運行穩定，產 量提高，煤耗下降；熟料結?；揪R(見圖2) ， 無嚴重分級現象；游離鈣合格率提高，熟料強度提 高約1 MPa，噸水泥所需熟料配比減少2%~3%，見 表3。改造后筒體掃描的窯皮情況見圖3。

                  圖2  熟料結粒情況

              圖3  改造后筒體掃描的窯皮情況

4 結束語

一年多的生產實踐證明，中和機電研發的SR4 系列高效節能煤粉燃燒器在6 000 t/d的熟料生產線 表現優良：推力更大；相同細度煤粉，主窯皮穩 定，無副窯皮產生，煤粉燃盡率高；現場火焰黑火 頭短，火焰明亮有力，性狀穩定；使用5 300 kcal/kg 的山西煤，可以維持6 800~6 900 t/d熟料產量；噸 熟料節煤近1 kg標煤；熟料強度提高，熟料噸水泥 所需熟料配比降低。

參考文獻

[1] 謝克平.水泥新型干法中控室操作手冊[M].北京化學工業 出版社,2012:102-108.

[2] 蔡長明,盧培林,陳開宏.淺談協同處置城市垃圾水泥窯燃

燒器的設計與調試[J].新世紀水泥導報,2019(6):50-53.

(收稿日期：2022-06-22)