2500t／d TSD分解炉燃烧极难烧无烟煤的实践

水泥 2009-03-11

　　福建省永定闽福建材有限公司2×2500t／d生产线由天津水泥工业设计研究院设计，一线于2004年9月投产，二线于2007年10月投产。两条生产线均100％采用当地无烟煤，煤的挥发分3％，燃点在750℃以上，90％燃尽时间为64.8s，属极难烧无烟煤。目前，生产线运转良好，平均日产量达到2850t／d，熟料28d抗压强度平均在60MPa以上。

　　1 烧成系统介绍

　　采用天津院专为燃烧劣质煤开发的TSD分解炉。烧成系统主机设备配置见表1，分解炉的结构示意见图1。

图l 分解炉结构示意

　　TSD分解炉实际上是RSP型的预燃室加TDF炉的组合。来自窑头的高温三次风切向进入旋流预燃室，煤粉采用特制的三通道燃烧器喷入预燃室并在纯空气的高温环境中稳定着火并快速燃烧，来自C4的热物料喂入预燃室三次风入口，出预燃室的未燃尽煤粉及物料经斜烟道进入主炉中继续边燃烧边分解，最后出炉进入C5进行气固分离后入窑。

　　2 生产控制实践

　　2．1原燃材料及配料方案

　　原燃料的化学成分见表2，原料配比及熟料率值见表3，煤的工业分析见表4。

　　采用本配料方案，生料的易烧性较好，熟料28d抗压强度可达60MPa，为熟料高产稳产打下了基础。

　　2．2 控制煤炭质量及煤粉细度

　　表5为煤炭燃尽时间对比，图2为闽福无烟煤燃烧特性曲线。从表5和图2可见，对于90％燃尽时间，一般易燃烧烟煤为8．4s，难燃烧无烟煤为52．6s，而闽福无烟煤为64．8s，燃烧特性极差，属极难烧无烟煤。

　　因此，首先在采购上把关，尽可能采购高热值和高挥发分的煤炭。同时，由于原料中碱含量低，应严格控制原煤全硫含量<1％，控制硫碱比在合理的范围内。在操作上要提高煤粉细度，以加快燃烧速度，一般控制煤粉80μm筛余＜1%,实际上基本＜0.5%。

图2 燃烧特性曲线

　　2．3点火升温和投料操作

　　由于无烟煤的燃点在750℃以上，如过早开始喷煤会造成煤粉不完全燃烧，因此一般控制窑尾烟室温度高于550℃时开始油煤混烧，1000℃左右时开始投料，确保投料一次成功。在临时停窑止料时应停窑头煤，以防止煤灰沉积形成结圈。

　　无烟煤的投料操作强调一个“快”字，即升温快、投料快和加料快(快加煤、快加料和快转窑)，应尽快跳过低产量区，在尽可能短的时间内达到满负荷生产，使风、料、煤达到最佳匹配。“快”的目的是为了尽快提高二、三次风温度，尽早将预燃炉烧着，使入炉煤粉着火燃烧。在炉温达600～650℃时，如预燃炉没有自动着火可采取人工浇油方式点火。长时间在低喂料低窑速下运行，难以保持风、料、煤的平衡，会形成恶性循环，导致窑况的恶化和结圈的形成。

　　2．4 预燃炉的操作要点

　　1)C4来料的分配。C4来料正常情况下基本全部分入预燃炉，以防止炉温过高而导致结皮。刚投料时，当预燃炉温度达600℃左右时，可将料分入主炉，以提高预燃炉温度，待预燃炉着火后再将料分入。

　　2)炉温的控制。预燃炉温度在1200℃以上(中心温度更高)，燃烧较稳定和完全；温度低于l 000℃，燃烧很不稳定。但预燃炉温度不能控制过高，一则预燃炉炉容小，燃烧过程气料要转弯，温度过高会导致预燃炉斜坡处结皮。预燃炉中部靠近炉壁温度一般控制在(1000±50)℃(炉内中心温度l 300℃左右)。

　　3)三次风量的控制。三次风以切线形式入炉，其目的是使生料贴壁旋转，保护内衬(中间保持稀的物料浓度区，使中部达到更高的火焰温度和煤粉燃尽率)。三次风过大，窑内通风不足，烟室易结皮，还会引起塌料；三次风过小，预燃炉旋流不够，炉温过高，易引起预燃炉斜坡结皮。正常情况下，一般控制三次风门开度在30％～35％。

　　2．5窑头燃烧器的调整

　　窑头采用天津院开发的新型四通道大推力煤粉燃烧器，该燃烧器非常适合于无烟煤，可通过控制喷嘴射流的旋流强度和径向动量，来加大燃烧器的推力，增强旋流风的旋流强度，实现大速差和高温回流，以确保无烟煤粉的稳定燃烧。

　　首先，要调整好燃烧器在窑断面的位置。如按一般情况燃烧器定位到第四象限，会导致燃烧器过于偏料，火焰逼近料面，使部分火焰被裹入物料中，导致不完全燃烧严重，易产生结大球及黄心料现象。因此，燃烧器的定位，应根据实际情况进行调整，以调整到熟料fCaO低，熟料结粒大小适中，无黄心料，窑皮长度、厚度适中为准。

　　其次，要调整好燃烧器内外风比例及风道截面积。该燃烧器一次风的比例设计<12％，一般情况下，内外风全开，通过调整内、外风道的截面积，使外风风速达400m／s以上，旋流风速在120～300m／s，煤风风速在20～30m／s，这样风煤形成大速差，充分裹吸高温二次风，使火焰活泼有力，保证煤粉燃烧，以利于熟料的煅烧。

　　2．6提高二、三次风温

　　篦冷机采取厚料层操作，使二次风温控制在1050～1150℃，三次风温控制在850～950℃，有利于无烟煤稳定燃烧。

　　3 效果

　　通过选择合理的配料方案，以及加强工艺管理优化操作，TSD分解炉采用极难烧无烟煤是非常成功的。表6为窑的生产情况，从表中可见，各项经济技术指标在同类型同规模生产线中属领先水平。