我公司余热发电窑改用TJB型四风道燃烧器效果显著

　　一、前言

　　我公司于1993年建设一条由Ø3.6×70m回转窑、Ø3×30m单筒冷却机、3000kW汽轮发电机组和单风道煤粉燃烧器组成的余热发电窑生产线。投产后，产、质量一直上不去，煤耗高，发电能力低下，对煤质的适应能力很差。为改变这种状况，降低水泥生产成本，提高经济效益和市场竞争力，于2000年初进行了窑头改造。一是将原用的单风道煤粉燃烧器改为三风道煤粉燃烧器；二是为其配套，将原用的窑头煤粉离心风机拆掉，改用三台罗茨风机为三风道煤粉燃烧器供风；三是在原喂煤系统中增设了煤粉转子称等。改造后除熟料产量稍有提高外，其它都没有效果，而且转子秤故障频繁，严重地影响了运转率，最后不得不拆除。急需改变这种状况，于是又订购了另一厂家的三风道煤粉燃烧器，结果仍然没有改善。2003年后，煤、油、电、运价格一路飙升，工厂运营更加艰难。为改变这种被动局面，经过多方研究和调查，决定选购价格较贵的天津市博纳建材高科技研究所在TJB-K型基础上开发研制的TJB-KP-6型四风道煤粉燃烧器。于2005年5月16日投入使用，至今已有1年之余，取得了显著的技术经济效果。现将详细情况作一简介，供同行参考。

　　二、工艺流程简介

　　我公司于2000年初改造后的工艺流程如图1所示，所用设备配置见表1所列。 

图1  Ø3.6×70m余热发电窑工艺流程图

所用主要设备规格及性能　　表1

注：序号2转子秤只作为喂料设备使用，已失去计量和调节作用。

　　三、燃烧器供风罗茨风机的使用情况

　　在2000年初改造时，换用三风道煤粉燃烧器。这种燃烧器要求由三台罗茨风机供风，一台用于煤风，一台用于外风，另一台不是备用而是用于内风，即旋流风，详见表2。 

三台罗茨风机及所配电动机的主要性能参数　　表2  

　　改用TJB-KP-6型四风道煤粉燃烧器后，为了节省资金，决定不另换罗茨风机而利用原有的煤风风机和外风风机，停用一台37kW的内风风机。外风、旋流风和中心风利用原外风罗茨风机供给，作为净风使用，通过阀门调节进行匹配。即使如此，一次风量（包括煤风）还仍然有较大的富裕量，见表3。 

原用风机与应选用罗茨风机性能的比较 　　表3

　　由表3可见，利用原有的煤风风机，风量还大了33.1%。解决办法有两种：一是采用变频调速，将转速降下来，从而达到降低风量的目的；二是采用放风措施处理，这样风量可以满足要求，但浪费电能。根据厂里资金情况，暂时决定采用放风处理。净风风机的风量基本合适，只是原用的电动机功率较大，造成大马拉小车，如果更换一台45kW的电动机更好。根据厂里的具体情况，也暂时没动。

　　实践证明，经过这样处理使用新换的TJB-KP-6型四风道燃烧器后，基本上满足了要求，各项技术经济指标都有很大的改善。原来的一次风率为25.5%，现在降到了14.8%。根据这种情况，我们进行了分析，认为一次风量（包括煤风）降低有以下好处：

　　1、一次风量减少，由冷却机入窑的高温二次风必然增多。不仅可以提高冷却机的热效率，同时还可提高二次风温度。二次风温度由原来的450～500℃提高到现在的550～650℃。从而提高了煤粉燃烧的环境温度，使窑内的温度分布更加合理。不仅有利于窑产、质量的提高，工艺事故减少，而且有利于节煤；

　　2、一次风量减少，可以降低窑内的废气生成量，降低窑尾废气的热损失，对进一步节煤有利；

　　3、一次风量减少，可以使窑内热烟气的返混增强，进一步提高煤粉燃烧的环境温度，使NOX的生成量减少，有利于环保。
众所周知，一次风量不是想降低就能降低的，它与燃烧器的性能息息相关。只有性能好的燃烧器，一次风量才有可能降低下来。我们原用的三风道燃烧器，三台罗茨风机必须全开，否则就形不成较好的火焰，窑不能正常运行。

　　四、改用四风道燃烧器后取得的技术经济效果

　　改用TJB-KP-6型四风道煤粉燃烧器喷燃管后，取得了显著的技术经济效果，现分述如下：

　　1. 熟料产量提高

　　我公司这条窑，原来的熟料产量为18t/h，现在提高到19～20t/h。按平均19.5t/h计算提高了8.3%，年增产熟料11826t/a。

　　2. 熟料质量改善

　　原来熟料的28天抗压强度为50MPa左右。现在提高到55MPa左右，还有60MPa的熟料出现，平均约提高了4MPa。原来不能生产PⅡ42.5水泥，现在能够生产，提高了对水泥市场的适应能力。生产PS32.5水泥时，原来混合材的掺加量为30%，而现在提高到40%，粗估年增效益约为50多万元。

　　3.节煤显著
现在用煤的质量与原来基本相同，如表4所列。原来的单位实物煤耗为380kg.co/t.cl，现在降低到了313 kg.co/t.cl，即降低了67 kg.co/t.cl。每年节煤10320t/a。现在我公司进厂煤价为360元/t，则每年节煤费约为372万元/a。

　　4.节电可观

　　4.1按装机功率计算

　　因为停用一台37kW的罗茨风机，如果净风风机更换一台45kW的电动机，则每年节电为528228kWh/a。我公司平均电价为0.53元/kWh，则每年节电费约为28万元。如果煤风风机换成15kW的电动机，则每年节电为646488 kWh/a，则每年节电费约为34万元。

　　4.2按实用功率计算

　　因为在选用风机时，考虑异常情况必须留有很大的余量。通过操作优化，一次风量（包括煤风）有可能降低到8%～10%，此时电动机功率还可降低23%左右。即每年还可节电150000 kWh/a，价值为7.95万元。
以上两项总和为41.95万元，即每年仅节电费就约为42万元。

　　5. 发电量提高

　　原来吨熟料单位发电量为105kWh/t.cl，改后提高到120 kWh/t.cl，即约为提高了14.3%。每年增加发电量为6918210kWh/a，如按外购电价计算，则每年增收121.9万元/a。今年2月大修时，对窑头窑尾密封装置和烟室进行了整修改造，开窑后发电量达到了150kWh/t.cl还得放气。按此计算，发电量提高了42.9%，每年增加发电量为6918210kWh/a。如按外购电价计算，仅此一项则每年就增收366.7万元/a。 

所用煤质的工业分析     表4

　　6.火砖寿命延长

　　这种TJB-KP型四风道煤粉燃烧器所形成的火焰有一个特点，貌柔实刚。从火焰表面上看，十分顺畅柔和，可实际上其热力强度很高，但一点不伤窑皮。因此，窑皮特别平整规矩，坚固厚实，不出现鸡窝现象，孰料结粒均匀适中。原来的烧成带火砖寿命为120天，现在已使用了一年还没有换过砖。这就是说，每年起码少换两次砖。平均换砖长度为10m，一次换砖量约为70t。我公司烧成带火砖采用镁铬砖，价格为3000元/t，则每年节省火砖费42万元。

　　综上所述，通过改用TJB-KP-6型旋流式四风道煤粉燃烧器后，我公司每年约可取得500～750万元的经济效益，可见是一本万利。

　　五、存在的问题

　　我公司改用TJB-KP-6型四风道煤粉燃烧器后，与原来相比取得了很大的技术经济效果。但通过供货单位的介绍，我公司所取得的技术经济效果与吉林辽源金刚水泥厂相比还存在较大差距。该厂Ø3.6×70m余热发电窑生产线，主要设备的配置与我公司基本一致，单筒冷却机的规格为Ø3×32m，余热锅炉都是20t/h，汽轮发电机组的容量也是3000kW。他们改用TJB-KP-6型四风道煤粉燃烧器后，现在烧低位发热值为（3400～4500）×4.1868kJ/kg.co非常低劣的劣质煤（表5），可效果还那么好，简直难以置信。为了进一步提高我公司的经济效益，找出差距原因，于是我公司派人前去考察和学习。事实确实如此，详见表6。 

辽源金刚水泥厂所用几种劣质煤的工业分析值　　表5    

改用TJB-KP-6型四风道煤粉燃烧器前后各项指标 　　表6

　　通过考察，我们发现辽源金刚水泥厂与我公司的烧成系统虽然主要设备配置完全相同，但有以下几处存在区别：

　　1.喂煤系统

　　辽源金刚水泥厂在改用四风道煤粉燃烧器后，在喂煤系统增设了冲板流量计、自行排气分格轮和螺旋气力输送泵，彻底地避免了管路系统的返风，保证了冲板流量计的计量精度，达到了自动调节喂煤的目的，如图2所示。我公司在改用四风道煤粉燃烧器时，也重新增设了计量设备，但不是冲板流量计，而是选用了单管螺旋计量秤。因不好用，根本不能调节，刚上去就不得不拆除了。然后将已拆除的转子秤重新安装在螺旋泵的上方，实际上是利用转子秤的喂料装置而无计量功能，更无调节作用，参见图1。

　　2. 窑尾喂料系统

　　辽源金刚水泥厂窑尾喂料系统和喂煤系统都设有冲板流量计计量设备，见图2。

图2  辽源金刚水泥厂Ø3.6×70m窑改后的喂煤及燃烧系统

　　喂煤喂料的均匀稳定程度，对回转窑产质量等技术经济指标影响很大，因此现代化大型预分解窑生产线的喂煤喂料系统都配备精度很高的计量设备，实现自动调节，从而达到定量喂煤喂料的目的。

　　1.窑头窑尾和单筒冷却机的密封

　　辽源金刚水泥厂窑头窑尾及单筒冷却机进料端的密封较好，而我公司的多年失修，漏风量太大。

　　2. 燃烧器供风匹配

　　辽源金刚水泥厂原来使用单风道煤粉燃烧器，改用四风道煤粉燃烧器后，为其供风的罗茨风机参数均按供货单位提供的参数采购，因此风量风压匹配，见表7。而我公司为节省资金，两台罗茨风机是在原用三风道煤粉燃烧器所用的三台中选定的，风量风压都不太匹配。 

辽源金刚水泥厂两台罗茨风机参数 

　　通过比较分析，我公司找到了差距和问题所在，说明我公司这条生产线还有很大潜力。根据资金情况，我公司准备逐步完善。可以肯定，届时效果还会更好，所取得的经济效益还会更大。实践已经得到证明，于2月大修时将窑头窑尾密封进行整修改进，减少了漏风，发电量就由120kWh/t.cl提高到150kWh/t.cl，比辽源金刚水泥厂的发电能力还稍高一些。如果再将窑头喂煤和窑尾喂料的计量问题解决，达到辽源金刚水泥厂的主要技术经济指标我们认为毫无问题，因为我们的现用煤质比他们好。