面向新世紀的水泥燃料燃燒技術(shù)和裝備(2)
3 高度重視燃料燃燒系統(tǒng)工程的完善
連續(xù)、穩(wěn)定、準確地喂煤是穩(wěn)定窯的熱工制度,降低熱耗,提高熟料產(chǎn)、質(zhì)量、實現(xiàn)安全運轉(zhuǎn)的一個關(guān)鍵因素,其喂煤量的調(diào)節(jié)要方便靈活,設定值給定后,又能自動定量控制。由于煤粉干燥,細度小,通常流動性較好,會沖料,也會結(jié)露、起拱。因而不少企業(yè)的煤粉喂料計量系統(tǒng)不如人意,即便是新型干法窯其煤粉的喂料、計量控制狀況相互間也是良莠不齊、差別很大。立筒窯基本上很少設計量控制,僅有調(diào)速的雙管或單管螺旋喂料機,早期的預熱器窯、預分解窯也與此相似,后建的相當多的中小型預熱器窯、預分解窯采用沖量流量計計量控制,部分大、中型預分解窯采用溜槽式流量計,還有部分大中型預分解窯采用了轉(zhuǎn)子秤、科里奧里喂煤計量系統(tǒng),相當一部分采用的則是環(huán)狀天平型計量供給系統(tǒng)。
實踐證明,燃料燃燒快不僅僅是燃燒器問題,喂煤計量控制也不僅僅是一臺流量計問題,燃料燃燒是包括燃燒器、煤粉喂料計量控制、煤粉輸送在內(nèi)的系統(tǒng)工程,節(jié)能型燃燒器只有配上合適的喂煤計量控制,才能充分發(fā)揮其效能。
首先要解決喂煤的穩(wěn)定性,除了喂料機要有較高精度,煤粉要充滿以外,其煤粉倉的設計要給以足夠的重視。如果煤粉倉的流動問題解決不好(如涌、結(jié)拱堵塞),那么喂料機的穩(wěn)定均勻喂料是難以實現(xiàn)的。
(1) 煤粉倉錐部傾角要大于煤粉的休止角,并盡可能加大,使倉內(nèi)煤粉卸出時呈整體流動,而不是中心流動;
(2) 煤粉倉要有一定的倉容,倉快空時易沖料,最好是設計成傳感倉,將倉內(nèi)的煤粉維持在一定的倉位上;
(3) 倉底卸料口不僅要考慮喂料機的輸送能力,還應從防止結(jié)拱考慮,要增大卸料口尺寸。
煤粉質(zhì)量也必須穩(wěn)定,煤質(zhì)波動較大時必須設置原煤預均化。
為了確保計量精度,喂料、計量系統(tǒng)內(nèi)必須消除煤粉輸送系統(tǒng)返風造成的正壓,否則返風將使計量不準,喂煤也不穩(wěn)定,這就要在恰當部位設置放風管,并注意維持壓力的平衡。
關(guān)于煤粉計量,中小型干法窯可考慮采用沖量式流量計,只要煤粉喂料穩(wěn)定,且系統(tǒng)消除返風影響,它們?nèi)阅苓_到一定精度,其結(jié)構(gòu)簡單價格便宜,占用空間不大,在大型企業(yè)可考慮選用價高但精度高的轉(zhuǎn)子秤和科里奧喂料計量系統(tǒng),在兩者之間的企業(yè)可選用價格適中、有較高精度的環(huán)狀天平型計量供給系統(tǒng)。
煤粉的輸送通常有文丘里管輸管、簡易螺旋泵輸送、K-F富勒泵輸送三種。文丘里管輸送通常在不設計量,依然采用單通道燃燒器的中小型預熱器、預分解窯上使用,它雖然也可與三通道燃燒器配套,但常因系統(tǒng)返風解決不好,難以使沖量流量計計量準確,喂煤也不易穩(wěn)定,因此今后在完善燃料燃燒這一系統(tǒng)工程時以不用為宜。簡易螺旋泵密封性較差,故障較多,雖價格便宜,從提高輸送系統(tǒng)可靠性考慮,也以不用為宜。F-K富勒泵是用引進技術(shù),國內(nèi)制造的,雖然價格較貴,但從確保喂煤計量的準確、提高輸送的可靠性等方面考慮,應該是首選的輸送設備。
總之,在新世紀到來之際,提高喂煤計量控制、煤粉輸送的檔次,已擺在大多數(shù)水泥企業(yè)面前,我們要引起足夠重視,要舍得花本錢,使節(jié)能型燃燒器有用武之地,以使回轉(zhuǎn)窯優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、長期安全運轉(zhuǎn)躍上一個新的臺階。
4 大力推廣利用地方燃料資源的新型燃燒技術(shù)和裝備
在水泥回轉(zhuǎn)窯上充分利用低揮發(fā)份煤、無煙煤等地方燃料資源,是面向新世紀的水泥燃料燃燒技術(shù)在實施可持續(xù)發(fā)戰(zhàn)略方面的題中之意,它不僅能降低回轉(zhuǎn)窯水泥企業(yè)的工廠成本,大幅度提高這些企業(yè)的經(jīng)濟效益,而且能使缺乏煙煤但盛產(chǎn)無煙煤、低揮發(fā)份煤省區(qū)解決制約回轉(zhuǎn)窯水泥發(fā)展的燃料問題,既充分利用了地方燃料資源符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求,又利于這些資源豐富的省區(qū)改變立窯水泥多、旋窯水泥少的結(jié)構(gòu)失調(diào)現(xiàn)狀,加快水泥工業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整。
國外公司從八十年代就著手開發(fā)回轉(zhuǎn)窯用無煙煤、低揮發(fā)份煤煅燒熟料的技術(shù)和裝備,并應用于世界上缺乏煙煤的北朝鮮、西班牙等國家。國內(nèi)九十年代中期引進外國公司燒100%無煙煤的技術(shù)和裝備,首先在福建龍巖三德水泥有限公司日產(chǎn)2000噸新型干法生產(chǎn)線取得突破,后又在福建巖城水泥集團日產(chǎn)600噸五級預熱器窯生產(chǎn)線取得成功,后者的燒成系統(tǒng)僅引進了窯頭多通道燃燒器,其余窯尾五級預熱器系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)窯、單冷機均為國產(chǎn)設備。目前在缺乏煙煤而盛產(chǎn)無煙煤的省區(qū),還有多條采用無煙煤作燃料煅燒熟料的回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線正在建設之中,可以講無煙煤煅燒回轉(zhuǎn)窯水泥熟料已成為一股最新潮流。
回轉(zhuǎn)窯利用無煙煤煅燒水泥熟料,需要一整套新型燃燒技術(shù)和裝備,以適應無煙煤著火溫度高,燃燒速慢,燃燼時間長的特點。首先要嚴格控制入窯、入爐煤粉細度。根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗,通常入窯的細度≤5%,入爐≤3%(均為4900孔篩余),新設計的廠可以配置專用的無煙煤細磨機,也可采取二級選粉加細粉分離和收塵器的流程,獲取入窯、入爐二種不同細度的煤粉;已建成又需改燒無煙煤的廠,可采用后一種流程,也可用動態(tài)選粉機更換粗粉分離器,更便于控制煤粉細度。第二,要有高效冷卻機,以確保高溫度的二、三次風。新建廠可配置控制流篦冷機,如福建三德引進KHD第三代篦冷機,二次風溫達1050℃,三次風溫達900℃左右。巖城集團配置合肥院開發(fā)的高效單冷機,二次風溫可達850℃以上。老廠可用控制流技術(shù)改造現(xiàn)有篦冷機,或?qū)ζ鋯卫錂C進行改造。第三,要有適宜燒無煙煤的窯用燃燒器。該燃燒器除了是節(jié)能型以外(即采用高濃度燃燒技術(shù)),還必須采用大速差原理,它能在燃燒器出口區(qū)域造成負壓回流區(qū),將窯內(nèi)已著火的高溫煙氣及高溫二次風卷吸到燃燒器噴口,與溫度低的一次風和煤粉混合,由于老式三通道及個別四通道燃燒器沒有采用大速差原理,因而不能形成燃燒煙氣再循環(huán),不能勝任燃無煙煤。第四,對NSP窯來講必須配置適宜燒無煙煤的分解爐。通常這種分解爐是離線式或半離線式的,它有較高的操作溫度,煤粉較長的滯留時間,煤粉初始燃燒區(qū)有較高的氧含量。國內(nèi)外的實踐表明,離線式的流態(tài)化分解爐、噴騰管道分解爐、KHD公司向福建三德提供的帶Pyrotop的Pyroclon管道分解爐,半離線式的日本小野田公司向越南清風海防提供的RSP分解爐、伯力鳩斯公司的Prepol-As-Cc分解爐、FLS公司的SLC-D型分解爐均適宜燒無煙煤。最后一點,即需設置點火助燃系統(tǒng),用于開窯點火,或臨時停窯恢復生產(chǎn)的時候。
合肥院開發(fā)的HP型多通道燃燒器,采用了大速差原理,已有二臺用于燒低揮發(fā)份煤,三臺用于燒無煙煤;開發(fā)的帶預燃室的管道分解爐已用于燒無煙煤的工程設計。這種爐型比流態(tài)化分解爐、噴騰管道分解爐有二個優(yōu)點,一個能在較高的操作溫度下運行,二是預熱器塌料時不會發(fā)生壓死三次風管并需將塌料迅速排出的問題。
綜上述所,人類即將進入二十一世紀,面向新世紀的水泥燃料燃燒技術(shù)和裝備,必將是將符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的,即必將是節(jié)能的、環(huán)保型的、為造福子孫后代,我們水泥工作者應努力為此作出我們應有的貢獻。
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