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陶粒砂回转窑使用无烟煤燃烧的技术要点
双击自动滚屏 发布者:www.gyxnjxc.com 发布时间:2016-8-14 阅读:2502次 【字体:

陶粒砂回转窑使用无烟煤燃烧的技术要点

煤质和细度
    无烟煤的质量按灰分含量划分。灰分不同,对燃烧的影响也不一样。当初我们送煤样到FLS和KHD公司检验,其灰分为39%,热值仅为20088kJ/kg,两家公司的试验结果均可用。但实际使用时我们选择灰分为14%±2%,热值27203±837kJ/kg的无烟煤。这是因为灰分低的比灰分高的无烟煤有以下优点:
1)发热值高,燃烧速度快,燃烬时间短;
2)虽然单位质量煤燃烧后的烟气量高,但由于热耗低,总的烟气量反而低;
3)由于煤灰量小,对配料稳定性影响小;
4)窑内结圈几率减少;
5)虽然单价高,但由于总量低,加上运输、储存、粉磨的费用,其总费用反而低。所以使用无烟煤作燃料时,尽可能用灰分低的煤,最好能定点供应,并设置预均化堆场。
    细度对无烟煤燃烧是至关重要的。合理地提高煤粉细度可以弥补因挥发分低带来的燃烧差异。回转窑内燃烧是扩散控制过程,煤粉燃烬的时间正比于颗粒直径的二次方,而分解炉内燃烧是化学过程占主导地位,燃烬时间正比于颗粒直径,所以增加细度对前者影响大于对后者的影响。对龙岩煤样,FLS和KHD公司都作了试验,FLS公司提出窑用煤细度为≤6%R0.09,分解炉为1%R0.09或6%R0.045,而KHD公司提出,窑用煤细度为5%R0.09,分解炉为3%R0.09。对窑用煤细度,两者相近,对分解炉,相差较大,这可能是分解炉的形式和结构不一样引起的。由于我们引进KHD公司的设备,试产期,用KHD公司的要求来控制煤粉细度。由于国内习惯用80μm筛,实际控制窑用煤细度≤5%R0.08,分解炉≤3%R0.08,比KHD公司要求的指标还细。在正常操作时,对三德公司这套系统,这样细度能保证煤粉在窑烧成带和分解炉内燃烬。对投料初期,由于产量未达到正常,二、三次风温低,最好此时使用的煤粉磨得更细一些。
2  分解炉的形式与结构
    在煤种、煤质、细度确定的情况下,煤粉在分解炉内的燃烬度与O2含量、煤粉滞留时间和操作温度相关。而分解炉的型式和结构与O2含量和煤粉滞留时间相关。
    按窑气入炉与否,分解炉可分为在线式和离线式两种。两种型式的分解炉各有优缺点。由于无烟煤燃烧着火温度高,燃烧速度慢,燃烬时间长,因此在选择分解炉型式时,首要考虑的是哪种分解炉对无烟煤燃烧有利。窑气入炉虽然能在一定范围提高入炉空气温度,但降低了氧浓度,从而提高了燃料的着火温度,同时燃料须靠与氧气化合才能释放热量,窑气入炉氧含量降低,燃料发热能力将大大降低,氧含量下降,CO2增加,又会影响燃料的燃烧速度。此外,窑气入炉时,窑气中20%的CO2混入新鲜空气,使生料开始分解的温度提高,分解率降低〔2〕。因此,采用无烟煤作燃料,最好选用离线式分解炉。但设计时,应考虑窑和分解炉两股气体的平衡以及分解炉可能出现的塌料的迅速排料问题。
    为了延长无烟煤在分解炉内滞留时间,可增大容积、高度,采用合理结构,增加喷腾和旋涡效应,从而增大固/气滞留时间比。KHD公司提供的pyroclon管道分解炉,有效容积347m3,比烟煤作燃料的同规模的分解炉大,分解炉总长65m,设计气体滞留时间为4~5s。由于炉内有两个扩大口,产生喷腾效应,顶部设有pyrotop旋风筒,增加旋涡效应和混合作用。如果按常规,固/气滞留时间比为5,则固相滞留时间为20~25s。比烟煤作燃料的分解炉长(确切的固相滞留时间有待测定)。此外,pyrotop底部设有分料阀,根据煤粉的燃烧情况,选择分料方向。这些对无烟煤在炉内燃烬显然是有利的。
3  窑用燃烧器
    选择合适的窑用燃烧器对无烟煤燃烧更为重要。
    本公司引进KHD公司PYROJET三通道燃烧器型号HPJ/190K,该燃烧器有以下特点:
    1)一次风量占总空气量的8%,其中输送煤粉空气量占2.0%,旋涡风占2.4%,喷射风占3.6%。由于一次空气量低,则温度高达1000℃以上的二次风量增加,这就会加速无烟煤的燃烧。
    2)合理的一次风速。有资料〔3〕介绍,二次空气和燃料的混合速率随推力(单位时间内一次空气量和一次空气的喷出速度的乘积)的增加而增加;火焰长度随推力的增加而缩短,火焰缩短,意味着燃料的能量可在较小的体积内释放出来,因而火焰温度较高,这对加速无烟煤燃烧是有利的。PYROJET燃烧器的喷射速度可高达130~350m/s,根据窑型、二次风温、煤种及细度等因素,提供给三德的这套燃烧器,其喷射风速为170 m/s,旋涡风速为170m/s,输煤风速为25m/s。实际使用中,这种风速使火焰活泼,它沿着窑轴以规则楔形向各个方向较均等地扩散,火焰较易调节。
    3)能够产生强烈的循环效应。该燃烧器除了由于速度差、方向差、压力差引起风煤快速混合燃烧外,还由于在旋涡中心能形成1200Pa的负压,引起强烈的内循环,炽热的气体返回到火焰端部,从而加速燃烧,黑火头缩短。同时由于喷射效应,在火焰外围,引起高温的二次风与燃料的强烈混合。内外循环引起煤粉在火焰中的滞留时间延长,从而提高了燃烬度。
    4)PYROJET燃烧器中心配套了Pillard公司供货的点火油燃烧器。该燃烧器型号为MY67,能力1000kg/h,分一次油和二次油,一次油能产生旋涡效应,加快燃烧,缩短火焰,二次油产生喷射效应,调节火焰长度。调节一、二次油压,就能达到相应的效果。这种点火器对点火和操作中由于设备故障引起暂停窑后的重新点火是很方便的。如果操作中出现窑头温度低,煤粉燃烧不完全,可点燃此燃烧器,使窑头温度很快恢复正常。
4  篦冷机和二、三次风温
    二、三次风温的提高,意味着:1)热耗降低,窑系统的废气量减少,相应减轻了预热器高温风机的负荷;2)煤粉的燃烧速度加快,燃烬时间缩短,这对无烟煤燃烧和三德厂高温风机储备能力偏小是重要的。要提高二、三次风温,必须配备高效率的篦冷机。三德厂引进了KHD公司第三代篦冷机,该篦冷机的换热区为空气梁脉冲送风的静态阶梯式阻力篦板和空气梁送风的往复式欧美茄阻力篦板,可以使熟料在篦床上分布均匀,不会出现熟料层厚薄不均的现象,从而避免出现“红河”和“空洞”,提高了热效率。正常操作时,二次风温在1 050℃左右,三次风温在900℃左右,显然对无烟煤燃烧是非常有利的。
5  合理的操作参数
    应该说,不管用什么燃料,其操作参数的控制没有什么不同。只是用无烟煤作燃料,希望获得比烟煤作燃料更高的二、三次风温。
    三德厂用100%无烟煤作分解窑(炉)燃料调试的初步成功为盛产无烟煤的地区新型干法水泥生产线提供了借鉴。但毕竟无烟煤比烟煤难燃烧,稍不注意,较容易引起不完全燃烧,加之三德厂采用短窑,窑尾温度波动大,易结皮;分解炉为离线式,上升烟道无控制阀门,易出现窑、炉风量不平衡;预热器高温风机储备能力低等操作难点,要求我们不断提高操作和管理水平。


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