HJ节能燃烧器在某2000t/d水泥熟料生产线的应用
水泥 河南汇金智能装备有限公司 姜维 李继辉 江超 2022-12-20
某高原型2000t/d水泥熟料生产线在使用HJ节能燃烧器后，取得了明显的效果，现总结如下：
一、原燃烧器存在的问题
1.1 火焰不集中，熟料强度偏低
原窑头燃烧器配置的一次风机流量为76.3m3/min；压力：58.8kpa；功率：132kw（不带变频器）。入窑冷风量偏大，使有害气体NOx产生量增多；同时在系统总风量相同的情况下，减小了高温二次风的入窑量，不利于煤粉的快速着火燃烧和燃尽，不利于熟料质量的提高和稳定，不利于降低煤耗[1]。原燃烧器使用久了，火焰易变形，高温不集中，出窑熟料强度偏低。其中3d抗压强度在32Mpa左右,28d抗压强度在58-60Mpa左右。原燃烧器窑筒体温度分布1见图1。
图1 原燃烧器窑筒体温度分布1
1.2 窑内耐火砖使用寿命短（仅3个月左右）。
原燃烧器窑筒体温度分布2见图2。由于原燃烧器使用久了，火焰易变形，烧成带温度时常偏高；又由于该燃烧器调节手段较少，不能得心应手地调节出理想火焰形状，导致烧成带窑内耐火砖使用寿命短（仅3个月左右）。
图2 原燃烧器窑筒体温度分布2
1.3 调节不灵活
原燃烧器调节手段少（仅能调节内风截面积），在使用中不能灵活调整出需要的火焰形状，窑内温度分布极不合理（图1、图2是较为典型的两种不正常的状态）。
二、窑头用HJ低氮燃烧器的优势
2.1 一次风量小
HJ低氮燃烧器配置的一次风机风量小、压力高,减小了入窑冷空气量，能够利用更多高温的二次风，有利于加快煤粉燃烧速度。
2.2 节电明显
燃烧器配备的一次风机装机功率低，能够实现良好的节电效果（详见技术方案）。
2.3 燃烧器喷出的动量大
采用先进的HJ燃烧器和高压风机使喷出燃烧器的气流有更大的动量E（E=mV）,在质量流量m一定的情况下，要有足够高的喷出速度V，则必须有高的压头[2]。这种高一次风速、低一次风量的设计理念，能够强化煤风混合，稳定煅烧，降低了火焰的峰值温度，减少NOX的产生，降低了脱硝费用；并且火焰强度高、刚性好、稳定性强，能更好地保护窑皮和耐火砖，提高窑系统的运转率；同时使煤粉燃尽率提高，熟料产量提高，且降低煤耗。
2.4 调节方便、适应性广
燃烧器净风各通道安装蜗轮、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，使火焰粗细和长短都能够灵活调节，能够形成理想的温度场，对煤质、物料的波动适应性强，特别适合劣质煤和无烟煤的使用。
2.5 产品附加值高
河南汇金智能装备有限公司拥有技术过硬、责任心极强的专业售后服务团队，能够在甲方需要技术服务时迅速到位，开展优质服务；同时能够有针对性地进行技术培训，并且可以随时通过电话、微信等方式指导、解决生产技术问题。有时尽管不是汇金产品引起的问题，售后服务人员依然能够热情、耐心、专业地帮助甲方解决。
三、窑头用HJ低氮燃烧器的结构及各风道的作用
3.1 HJ窑头低氮燃烧器的结构
采用五通道四风道结构形式（见图3）,由外到内依次分为：外轴流风道（见图3标号1）、煤粉风道（见图3标号2）、旋流风道（见图3标号3）、涡流风道（见图3标号4）、点火油枪（清焦器）通道（见图3标号5）。
图3 HJ窑头低氮燃烧器端面结构
3.2 各风道的作用
3.2.1外轴流风道：
外轴流风由间断的带有一定倾斜锥度的半圆锥形孔喷射，喷出的高速风可以充分卷吸高温二次风，有利于形成再循环火焰，加速煤粉的燃烧。其出口面积可以无级调节，进而可以调节外轴流风的出口风速。
3.2.2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。
3.2.3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股高速旋流风，产生旋流效应，使煤粉在出燃烧器后迅速散开，使煤粉能够快速燃烧。其出口面积可以无级调节，进而可以调节旋流风的出口风速。
3.2.4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，配合旋流风，使火焰更加集中，稳定火焰。
四、HJ技改方案
为降低技改成本，保证技改效果，具体技改方案如下：
4.1 窑头送煤风机：
窑头送煤风机不变，增加变频器，采用变频调节方式减少入窑冷风量。具体使用运行参数：流量：20m3/min；压力：25-30kpa；功率：37kw（现有送煤风机参数：流量：96.4m3/min；压力：39.2kpa；功率：90kw）。
4.2 窑头净风机：
窑头净风机不变，增加变频器，采用变频调节减少入窑冷风量。具体使用运行参数：流量：40m3/min；压力：50-55kpa；功率：75kw（现有一次风机参数：流量：76.3m3/min；压力：58.8kpa；功率：132kw）。
4.3 送煤管道：
窑头送煤管道由原来的Φ203*7mm改为Φ146*8mm（外径Φ146mm，内径Φ130mm）。
4.4 更换我公司HJ节能五通道智能旋涡流燃烧器。
五、HJ节能燃烧器使用效果
更换HJ节能燃烧器后，生产很快转入正常，取得了较好的效果。具体表现在以下几个方面：
5.1 窑产量稳定在2200t/d。
5.2 熟料质量好：出窑熟料3d抗压强度＞35Mpa,28d抗压强度＞61Mpa，混合材掺加量加大，降低了水泥生产成本。
5.3 窑皮平整、无圈、无局部高温（见图4、图5）。窑内耐火砖的使用寿命大幅提高，由3个月左右提高到1年半左右，每年能够节约大量更换耐火砖的资金。现场各风道压力表压力见图6。
5.4 氨水用量低（7t/d左右）。
图4 HJ节能燃烧器窑筒体温度分布1
图5 HJ节能燃烧器窑筒体温度分布2
图6 HJ节能燃烧器现场各风道压力表压力
参考文献：
[1]王玉永，郝小五，谢隆山，李继辉，江超.高海拔地区预分解窑燃烧系统的优化改造[J].新世纪水泥导报，2021,(5):32-34.
[2]郝小五，王玉永，谢隆山，李继辉，江超.高原地区HJ窑头燃烧器的安装及使用经验简介[J].中国水泥，2021,(9):115-118.
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