加长型三风道喷煤管在高海拔地区预分解窑上的应用

2．1　工艺设计思想

　　针对NSP窑几乎无冷却带、出窑熟料温度高达1400℃左右的特点，为了防止温度过高的熟料在窑下料斜坡上“挂蜡”和尽量降低入单冷机的熟料温度，我厂与设计院研究，决定采用三风道喷煤管并比原来的设计加长了2m。

2.2　原设计三风道喷煤管系统工艺流程

　　原设计三风道喷煤管系统工艺流程（见图1）。

图1　三风道喷煤管系统工艺流程图

1.三风道喷谋管；2.外风阀；3.内风阀；4.安全风机；5.高压离心风机；橡胶软管；7.喂煤富勒泵；8.喂煤罗茨风机

　　工作原理简述：由罗茨风机来的高压风与由富勒泵来的煤粉汇合后经输送管道和橡胶软管进入三风道喷煤管煤风道；高压离心风机产生的风经橡胶软管后一部分进入喷煤管外风道，另一部分进入内风道，各风道风量由内外风阀控制，出喷煤管的煤粉与从内风道来的旋流风强烈混合后，被从外风道来的轴流风包裹入窑燃烧。

2．3　原三风道喷煤管系统有关技术参数

　　（1）三风道喷煤管 长5.2m（未加长前为3.2m），喂煤量：2～6t／h。

　　（2）高压离心风机 风量：6594m3/h，全压：15kPa。

　　（3）安全冷却风机 风量：4510m3/h，风压：1.96kPa，风机转速：2900r／min。

　　（4）L61LD喂煤罗茨风机 风量：25m3／min，升压：49kPa；电机转速：980r／min；电机功率：37kW。

3　调试时暴露出的问题和处理措施

3.1　窑前容易长煤粉圈

　　原加长型三风道喷煤管在调试时主要表现为窑前容易长煤粉圈，有时几个小时便在窑口附近结起一个很大的前圈，严重影响了回转窑的通风，同时熟料fCaO升高，质量不稳定，经常停窑打前圈，现场观察到火焰软弱并有下垂现象，严重时肉眼可看到煤粉落到窑前熟料中呈现点状蓝色萤火，并感觉到煤粉出喷煤管不连续，当煤粉多时窑前出现短时正压，但此时煤粉计量表显示喂煤稳定故排除喷煤不连续的原因是下煤不稳定，喷煤管用风时压力表显示外风最大只能调到9kPa，因此火焰长度调节困难。

　　针对该系统所暴露的问题，结合工艺装备的情况进行了分析，我们认为是煤风风速过低及一次风风压过低引起的。

3.1.l　煤风风速计算

　　按风机铭牌风量可计算出煤风风速

　　 　　　Q煤 　　　　　25
　　V煤＝────＝───────＝19.0(m/s)
　　　　　 S煤 　　　60×0.0219

　　考虑到风机送风管路的漏风和风机的实际出风量，该风速还会更低，此风速与正常的煤风风速（20～30m／s）相比偏低，这可能是导致喷煤管内出煤不连续的原因。

3.1.2　净风风机风压校核

　　由于滇西厂地处海拔2142m处，该处大气压力只有78kPa，故原风机铭牌风压虽为15kPa，但如考虑到大气压的影响，该风压要降低许多，在调试时该风机表头显示风压最大值只到9kPa。由于海拔高度的增加，使风机的风压降低了很多，计算仅为11.56kPa，如再考虑到喷煤管本身的阻力，则风压还要降低，这与实际所显示的情况完全相符，由于在该系统中净风风机选用了高压离心风机，故风量由于风压不高的原因可能将会大大减少，从而引起内外风风速过低，造成火焰调整困难，煤粉燃烧不良。

　　通过以上分析，造成原三风道喷煤管发生上述不利情况的原因是：煤风风速过低只等于16m／s；一次风风压过低，计算风压只到11.56kPa。

3.l.3　三风道喂煤系统的改造

　　根据上面的分析，我们对喂煤罗茨风机及一次风机做了更换改造，改造后的两风机性能参数如下：
　　L61LD罗茨风机风量39m3／min，升压78.4kPa，转速1480r／min，电机功率90kW。

　　一次风机9-12No.9D，风量6667m3／h，风机转速2900r／min，全压21719Pa，电机功率75kW。

　　改造后煤风风速由原来的19m／s提高到29．6m／s，一次风实际风压由9kPa提高到15kPa，经过改造后三风道喷煤管的火焰形状、温度很快得到了扭转，窑前煤粉燃烧快，火焰形状调节灵活，窑前起火提温快，煤粉圈大大减轻，熟料质量得到较好控制。

3．2　三风道喷煤管火焰扫砖

　　该加长型三风道喷煤管经过以上改造解决了很多问题，但是在一段时期内，窑内频繁出现火焰扫砖现象，有时刚换上的新砖不到一个月便得重新挖补，在火焰下部4m左右常出现直径在20～60cm，深度在5～15cm的小坑，我们认为是火焰形状发生变化，而原因在喷煤管的结构上。

　　在出现火焰扫砖时，火焰形状很不理想、调整极其困难、现场观察火焰明显发散，甚至有“发叉”现象，整个火焰在喷煤嘴周向分布不均，一边火焰区燃烧激烈，另一边感觉旋流风明显过大，外风包不住内风，我们发现喷煤管的结构发生了变化，如图2所示，d4比d3大，正常情况下d3＝d4＝6mm，发生扫砖时d3＝4mm，d4＝8mm，d3、d4是外风道径向宽度，外风道发生变形的原因可能是：①装配时存在着误差；②由于该喷煤管加长了2m，并且煤管外面包了一层厚度10cm的浇注料，浇注料总重达l.8t，悬臂由4m增至6m，受高温环境的影响，喷煤管外风套发生变形下垂，从而使d4大于d3，间隙变大的地方阻力变小，间隙变小的地方阻力变大，风速也将有较大的差异，风速太小的地方便包不住呈旋流状态的内风，火焰必将发散，极易损伤窑皮，窑皮掉后就损伤至耐火砖，使火砖出现坑状“鸡窝”。

图2　三风道喷煤管结构示意图
1.浇注料；2.外风道；3.煤风道；4.内风道；
5．风翅；6.中心管；7.外风管；8．支承挂钩

　　另外我们还发现图中d1、d2的尺寸大小与火焰形状有着密切的关系，d1变大火焰变长，d1变小火焰变粗；d2变大火焰变粗，反之则变细。我们将d1、d2分别调整为50mm和40mm，当d1、d2尺寸合适时亦会使火焰形状不理想，严重时会损伤窑皮及耐火砖。

　　根据出现的问题，我们对喷煤管外风套分别从三个方向进行了固定，使外风道在任何情况下不会出现不均匀的现象，即使喷煤管再发生变形也只会出现整体下垂而不会使各风道间隙发生变化，处理后，一年多的生产实践中未出现风道不均而引起火焰扫窑皮的问题，同时窑产质量、运转率等都得到了不同程度的提高，见表l。

表1　使用加长型喷煤管前后的生产情况

　　注：产量、运转率、强度等值均为月平均值；改前运转率低的原因是机械设备故障较多。

4　加长型三风道喷煤管的其它作用

　　由于该三风道喷煤管活动范围大，伸入窑内最大可达2m，退可缩至距窑口1.6m，使用十分方便，主要表现在以下几点。

4.1　冷窑点火升温时的应用

　　冷窑点火升温时，为使窑烧成带得到较好的预热升温，可将喷煤管退至距窑口约1m的地方，因为冷窑点火时，入窑二次风温极低，煤粉燃烧速度慢，一般情况下黑火头较长，过渡带及烧成带末端的窑体温度往往比烧成带正常火点下的温度高，说明煤粉燃烧由于温度低发生后移，而正常的火点下窑皮没有得到很好的升温。当投料时火焰被压缩至正常火点，而火点下温度较低，故刚投料时很容易发生“窜料”现象，操作上为避免出现“窜料”，不得不降低初始投料量和降低窑速，影响了窑达到正常投料的时间，故如升温时将煤管退至距窑口1m左右的地方，由于窑烧成带得到较好预热升温，投料后，火焰的压缩对烧成带影响不大，窑能较快地达到正常投料量，缩短了不正常的时间。

4.2　发生掉窑皮及处理前后圈的作用

　　在煅烧过程中，由于窑内热工制度发生变化，故有时烧成带窑皮会发生被烧薄或烧掉的现象，对此问题应用该加长型喷煤管进退活动范围大的特点，当发现烧成带部位筒体温度升高异常时，可将煤管退出或伸入，避开耐火砖薄弱处，再加以内外风调节手段，采取相应措施，一般均能取得良好效果，尤其是对烧成带前部发生排窑皮时，效果最好，同样当窑内长前后圈时，采取类似的办法进行处理，效果要比未加长的三风道喷煤管好。

4.3　保护窑口及窑口护铁的作用

　　现代预分解窑窑内一般几乎无冷却带，有的厂家窑皮甚至长到窑口部位，由于出窑熟料温度高，故此部位的窑口护铁受高温氧化腐蚀和高温熟料磨损，故损坏极快，有的厂家半年就需更换一次，因窑口护铁更换困难且周期较长，故严重影响了回转窑的运转率，我厂在正常情况下加长型三风道喷煤管伸入窑内1m左右，窑内一般有1.5～2m的冷却带，大大降低了出窑熟料的温度，改善了窑口护铁的工作环境，延长了窑口护铁的使用寿命，1号窑从1995年6月点火到1997年9月已经安全运行了近26个月，窑口护铁依然完好无损，同时出于出窑熟料温度较其它厂均低，故我厂窑筒体变形非常小，每次砌砖都很顺利，表2为几个预分解窑生产厂的出窑熟料温度对比。

表2　几个预分解窑生产厂的出窑熟料温度对比

4.4　加强生料预热

　　当冷窑升温投料时，尽管预热器内气流温度趋于正常，但由于滇西厂地处高海拔地区，各级预热器都比海拔低的同规模的生产线的预热器大，预热器耐火材料储热都不足，故刚投料时各级预热器温度下降过大，导致刚投料时的生料预热分解不好，应用加长型喷煤管可部分弥补此点不足，刚投料几个小时内将煤管移至窑口附近，以延长物料在窑内的停留时间，加强生料在窑内的预烧，此措施在实践中有一定意义。

5　加长型喷煤管伸缩时的注意事项

　　该加长型喷煤管虽然调节灵活，但是移动时必须注意其调节方法，否则会产生不利影响。

　　（1）当煤管大幅度移动时要注意调整火嘴在窑断面上的位置，因为窑是有斜度的，而煤管一般是水平的，滇西厂窑斜度为4%，当煤管由窑口往里推进2m时，喷煤嘴在窑面的位置降低了8cm，所以必须重新调整火嘴位置，否则产生严重后果，同样当煤管后撤时也应注意此点。

　　（2）根据使用经验，正常煅烧时，火嘴往窑里推进窑尾温度会增加，推进越多增加越明显，反之则尾温降低，故操作时应密切注意窑尾温度。

　　（3）根据经验，煤管如需大幅度后撤，则操作上应采取相应措施，如一次回撤过大易导致窑内热工制度发生大的波动，影响熟料煅烧质量，故如不是特别需要，如烧圈或避开高温火点时，应分成几次移动，每次之间应有一定时间间隔。

　　（4）煤管在窑内伸入较大时，要注意勤观察窑内情况，密切注视火嘴上方的窑皮，否则大块窑皮落下时易损伤火嘴，当处理前后圈时应特别注意。

　　（5）因为煤管太长故停窑时应注意调整一次风量冷却喷煤管，同时应将煤管尽量回撤，以免煤管受高温影响而变形下垂。

6　结束语

　　加长型三风道喷煤管在应用时应充分考虑高海拔对风机压力的影响和煤管的装配精度两个问题，在两个问题都能得到合理解决和应用方法正确的情况下，则加长型三风喷煤管比未加长的三风道喷煤管更多的优点。