一、前言

　　我公司于1993年建設(shè)一條由Ø3.6×70m回轉(zhuǎn)窯、Ø3×30m單筒冷卻機(jī)、3000kW汽輪發(fā)電機(jī)組和單風(fēng)道煤粉燃燒器組成的余熱發(fā)電窯生產(chǎn)線。投產(chǎn)后，產(chǎn)、質(zhì)量一直上不去，煤耗高，發(fā)電能力低下，對(duì)煤質(zhì)的適應(yīng)能力很差。為改變這種狀況，降低水泥生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，于2000年初進(jìn)行了窯頭改造。一是將原用的單風(fēng)道煤粉燃燒器改為三風(fēng)道煤粉燃燒器；二是為其配套，將原用的窯頭煤粉離心風(fēng)機(jī)拆掉，改用三臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)為三風(fēng)道煤粉燃燒器供風(fēng)；三是在原喂煤系統(tǒng)中增設(shè)了煤粉轉(zhuǎn)子稱(chēng)等。改造后除熟料產(chǎn)量稍有提高外，其它都沒(méi)有效果，而且轉(zhuǎn)子秤故障頻繁，嚴(yán)重地影響了運(yùn)轉(zhuǎn)率，最后不得不拆除。急需改變這種狀況，于是又訂購(gòu)了另一廠家的三風(fēng)道煤粉燃燒器，結(jié)果仍然沒(méi)有改善。2003年后，煤、油、電、運(yùn)價(jià)格一路飆升，工廠運(yùn)營(yíng)更加艱難。為改變這種被動(dòng)局面，經(jīng)過(guò)多方研究和調(diào)查，決定選購(gòu)價(jià)格較貴的天津市博納建材高科技研究所在TJB-K型基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)研制的TJB-KP-6型四風(fēng)道煤粉燃燒器。于2005年5月16日投入使用，至今已有1年之余，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果?，F(xiàn)將詳細(xì)情況作一簡(jiǎn)介，供同行參考。

　　二、工藝流程簡(jiǎn)介

　　我公司于2000年初改造后的工藝流程如圖1所示，所用設(shè)備配置見(jiàn)表1所列。 

圖1  Ø3.6×70m余熱發(fā)電窯工藝流程圖

所用主要設(shè)備規(guī)格及性能　　表1

注：序號(hào)2轉(zhuǎn)子秤只作為喂料設(shè)備使用，已失去計(jì)量和調(diào)節(jié)作用。

　　三、燃燒器供風(fēng)羅茨風(fēng)機(jī)的使用情況

　　在2000年初改造時(shí)，換用三風(fēng)道煤粉燃燒器。這種燃燒器要求由三臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)供風(fēng)，一臺(tái)用于煤風(fēng)，一臺(tái)用于外風(fēng)，另一臺(tái)不是備用而是用于內(nèi)風(fēng)，即旋流風(fēng)，詳見(jiàn)表2。 

三臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)及所配電動(dòng)機(jī)的主要性能參數(shù)　　表2  

　　改用TJB-KP-6型四風(fēng)道煤粉燃燒器后，為了節(jié)省資金，決定不另?yè)Q羅茨風(fēng)機(jī)而利用原有的煤風(fēng)風(fēng)機(jī)和外風(fēng)風(fēng)機(jī)，停用一臺(tái)37kW的內(nèi)風(fēng)風(fēng)機(jī)。外風(fēng)、旋流風(fēng)和中心風(fēng)利用原外風(fēng)羅茨風(fēng)機(jī)供給，作為凈風(fēng)使用，通過(guò)閥門(mén)調(diào)節(jié)進(jìn)行匹配。即使如此，一次風(fēng)量（包括煤風(fēng)）還仍然有較大的富裕量，見(jiàn)表3。 

原用風(fēng)機(jī)與應(yīng)選用羅茨風(fēng)機(jī)性能的比較 　　表3

　　由表3可見(jiàn)，利用原有的煤風(fēng)風(fēng)機(jī)，風(fēng)量還大了33.1%。解決辦法有兩種：一是采用變頻調(diào)速，將轉(zhuǎn)速降下來(lái)，從而達(dá)到降低風(fēng)量的目的；二是采用放風(fēng)措施處理，這樣風(fēng)量可以滿(mǎn)足要求，但浪費(fèi)電能。根據(jù)廠里資金情況，暫時(shí)決定采用放風(fēng)處理。凈風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量基本合適，只是原用的電動(dòng)機(jī)功率較大，造成大馬拉小車(chē)，如果更換一臺(tái)45kW的電動(dòng)機(jī)更好。根據(jù)廠里的具體情況，也暫時(shí)沒(méi)動(dòng)。

　　實(shí)踐證明，經(jīng)過(guò)這樣處理使用新?lián)Q的TJB-KP-6型四風(fēng)道燃燒器后，基本上滿(mǎn)足了要求，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都有很大的改善。原來(lái)的一次風(fēng)率為25.5%，現(xiàn)在降到了14.8%。根據(jù)這種情況，我們進(jìn)行了分析，認(rèn)為一次風(fēng)量（包括煤風(fēng)）降低有以下好處：

　　1、一次風(fēng)量減少，由冷卻機(jī)入窯的高溫二次風(fēng)必然增多。不僅可以提高冷卻機(jī)的熱效率，同時(shí)還可提高二次風(fēng)溫度。二次風(fēng)溫度由原來(lái)的450～500℃提高到現(xiàn)在的550～650℃。從而提高了煤粉燃燒的環(huán)境溫度，使窯內(nèi)的溫度分布更加合理。不僅有利于窯產(chǎn)、質(zhì)量的提高，工藝事故減少，而且有利于節(jié)煤；

　　2、一次風(fēng)量減少，可以降低窯內(nèi)的廢氣生成量，降低窯尾廢氣的熱損失，對(duì)進(jìn)一步節(jié)煤有利；

　　3、一次風(fēng)量減少，可以使窯內(nèi)熱煙氣的返混增強(qiáng)，進(jìn)一步提高煤粉燃燒的環(huán)境溫度，使NOX的生成量減少，有利于環(huán)保。
眾所周知，一次風(fēng)量不是想降低就能降低的，它與燃燒器的性能息息相關(guān)。只有性能好的燃燒器，一次風(fēng)量才有可能降低下來(lái)。我們?cè)玫娜L(fēng)道燃燒器，三臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)必須全開(kāi)，否則就形不成較好的火焰，窯不能正常運(yùn)行。

　　四、改用四風(fēng)道燃燒器后取得的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果

　　改用TJB-KP-6型四風(fēng)道煤粉燃燒器噴燃管后，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，現(xiàn)分述如下：

　　1. 熟料產(chǎn)量提高

　　我公司這條窯，原來(lái)的熟料產(chǎn)量為18t/h，現(xiàn)在提高到19～20t/h。按平均19.5t/h計(jì)算提高了8.3%，年增產(chǎn)熟料11826t/a。

　　2. 熟料質(zhì)量改善

　　原來(lái)熟料的28天抗壓強(qiáng)度為50MPa左右?，F(xiàn)在提高到55MPa左右，還有60MPa的熟料出現(xiàn)，平均約提高了4MPa。原來(lái)不能生產(chǎn)PⅡ42.5水泥，現(xiàn)在能夠生產(chǎn)，提高了對(duì)水泥市場(chǎng)的適應(yīng)能力。生產(chǎn)PS32.5水泥時(shí)，原來(lái)混合材的摻加量為30%，而現(xiàn)在提高到40%，粗估年增效益約為50多萬(wàn)元。

　　3.節(jié)煤顯著
現(xiàn)在用煤的質(zhì)量與原來(lái)基本相同，如表4所列。原來(lái)的單位實(shí)物煤耗為380kg.co/t.cl，現(xiàn)在降低到了313 kg.co/t.cl，即降低了67 kg.co/t.cl。每年節(jié)煤10320t/a?，F(xiàn)在我公司進(jìn)廠煤價(jià)為360元/t，則每年節(jié)煤費(fèi)約為372萬(wàn)元/a。

　　4.節(jié)電可觀

　　4.1按裝機(jī)功率計(jì)算

　　因?yàn)橥Ｓ靡慌_(tái)37kW的羅茨風(fēng)機(jī)，如果凈風(fēng)風(fēng)機(jī)更換一臺(tái)45kW的電動(dòng)機(jī)，則每年節(jié)電為528228kWh/a。我公司平均電價(jià)為0.53元/kWh，則每年節(jié)電費(fèi)約為28萬(wàn)元。如果煤風(fēng)風(fēng)機(jī)換成15kW的電動(dòng)機(jī)，則每年節(jié)電為646488 kWh/a，則每年節(jié)電費(fèi)約為34萬(wàn)元。

　　4.2按實(shí)用功率計(jì)算

　　因?yàn)樵谶x用風(fēng)機(jī)時(shí)，考慮異常情況必須留有很大的余量。通過(guò)操作優(yōu)化，一次風(fēng)量（包括煤風(fēng)）有可能降低到8%～10%，此時(shí)電動(dòng)機(jī)功率還可降低23%左右。即每年還可節(jié)電150000 kWh/a，價(jià)值為7.95萬(wàn)元。
以上兩項(xiàng)總和為41.95萬(wàn)元，即每年僅節(jié)電費(fèi)就約為42萬(wàn)元。

　　5. 發(fā)電量提高

　　原來(lái)噸熟料單位發(fā)電量為105kWh/t.cl，改后提高到120 kWh/t.cl，即約為提高了14.3%。每年增加發(fā)電量為6918210kWh/a，如按外購(gòu)電價(jià)計(jì)算，則每年增收121.9萬(wàn)元/a。今年2月大修時(shí)，對(duì)窯頭窯尾密封裝置和煙室進(jìn)行了整修改造，開(kāi)窯后發(fā)電量達(dá)到了150kWh/t.cl還得放氣。按此計(jì)算，發(fā)電量提高了42.9%，每年增加發(fā)電量為6918210kWh/a。如按外購(gòu)電價(jià)計(jì)算，僅此一項(xiàng)則每年就增收366.7萬(wàn)元/a。 

所用煤質(zhì)的工業(yè)分析     表4

　　6.火磚壽命延長(zhǎng)

　　這種TJB-KP型四風(fēng)道煤粉燃燒器所形成的火焰有一個(gè)特點(diǎn)，貌柔實(shí)剛。從火焰表面上看，十分順暢柔和，可實(shí)際上其熱力強(qiáng)度很高，但一點(diǎn)不傷窯皮。因此，窯皮特別平整規(guī)矩，堅(jiān)固厚實(shí)，不出現(xiàn)雞窩現(xiàn)象，孰料結(jié)粒均勻適中。原來(lái)的燒成帶火磚壽命為120天，現(xiàn)在已使用了一年還沒(méi)有換過(guò)磚。這就是說(shuō)，每年起碼少換兩次磚。平均換磚長(zhǎng)度為10m，一次換磚量約為70t。我公司燒成帶火磚采用鎂鉻磚，價(jià)格為3000元/t，則每年節(jié)省火磚費(fèi)42萬(wàn)元。

　　綜上所述，通過(guò)改用TJB-KP-6型旋流式四風(fēng)道煤粉燃燒器后，我公司每年約可取得500～750萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益，可見(jiàn)是一本萬(wàn)利。

　　五、存在的問(wèn)題

　　我公司改用TJB-KP-6型四風(fēng)道煤粉燃燒器后，與原來(lái)相比取得了很大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。但通過(guò)供貨單位的介紹，我公司所取得的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果與吉林遼源金剛水泥廠相比還存在較大差距。該廠Ø3.6×70m余熱發(fā)電窯生產(chǎn)線，主要設(shè)備的配置與我公司基本一致，單筒冷卻機(jī)的規(guī)格為Ø3×32m，余熱鍋爐都是20t/h，汽輪發(fā)電機(jī)組的容量也是3000kW。他們改用TJB-KP-6型四風(fēng)道煤粉燃燒器后，現(xiàn)在燒低位發(fā)熱值為（3400～4500）×4.1868kJ/kg.co非常低劣的劣質(zhì)煤（表5），可效果還那么好，簡(jiǎn)直難以置信。為了進(jìn)一步提高我公司的經(jīng)濟(jì)效益，找出差距原因，于是我公司派人前去考察和學(xué)習(xí)。事實(shí)確實(shí)如此，詳見(jiàn)表6。 

遼源金剛水泥廠所用幾種劣質(zhì)煤的工業(yè)分析值　　表5    

改用TJB-KP-6型四風(fēng)道煤粉燃燒器前后各項(xiàng)指標(biāo) 　　表6

　　通過(guò)考察，我們發(fā)現(xiàn)遼源金剛水泥廠與我公司的燒成系統(tǒng)雖然主要設(shè)備配置完全相同，但有以下幾處存在區(qū)別：

　　1.喂煤系統(tǒng)

　　遼源金剛水泥廠在改用四風(fēng)道煤粉燃燒器后，在喂煤系統(tǒng)增設(shè)了沖板流量計(jì)、自行排氣分格輪和螺旋氣力輸送泵，徹底地避免了管路系統(tǒng)的返風(fēng)，保證了沖板流量計(jì)的計(jì)量精度，達(dá)到了自動(dòng)調(diào)節(jié)喂煤的目的，如圖2所示。我公司在改用四風(fēng)道煤粉燃燒器時(shí)，也重新增設(shè)了計(jì)量設(shè)備，但不是沖板流量計(jì)，而是選用了單管螺旋計(jì)量秤。因不好用，根本不能調(diào)節(jié)，剛上去就不得不拆除了。然后將已拆除的轉(zhuǎn)子秤重新安裝在螺旋泵的上方，實(shí)際上是利用轉(zhuǎn)子秤的喂料裝置而無(wú)計(jì)量功能，更無(wú)調(diào)節(jié)作用，參見(jiàn)圖1。

　　2. 窯尾喂料系統(tǒng)

　　遼源金剛水泥廠窯尾喂料系統(tǒng)和喂煤系統(tǒng)都設(shè)有沖板流量計(jì)計(jì)量設(shè)備，見(jiàn)圖2。

圖2  遼源金剛水泥廠Ø3.6×70m窯改后的喂煤及燃燒系統(tǒng)

　　喂煤喂料的均勻穩(wěn)定程度，對(duì)回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)質(zhì)量等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響很大，因此現(xiàn)代化大型預(yù)分解窯生產(chǎn)線的喂煤喂料系統(tǒng)都配備精度很高的計(jì)量設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而達(dá)到定量喂煤喂料的目的。

　　1.窯頭窯尾和單筒冷卻機(jī)的密封

　　遼源金剛水泥廠窯頭窯尾及單筒冷卻機(jī)進(jìn)料端的密封較好，而我公司的多年失修，漏風(fēng)量太大。

　　2. 燃燒器供風(fēng)匹配

　　遼源金剛水泥廠原來(lái)使用單風(fēng)道煤粉燃燒器，改用四風(fēng)道煤粉燃燒器后，為其供風(fēng)的羅茨風(fēng)機(jī)參數(shù)均按供貨單位提供的參數(shù)采購(gòu)，因此風(fēng)量風(fēng)壓匹配，見(jiàn)表7。而我公司為節(jié)省資金，兩臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)是在原用三風(fēng)道煤粉燃燒器所用的三臺(tái)中選定的，風(fēng)量風(fēng)壓都不太匹配。 

遼源金剛水泥廠兩臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)參數(shù) 

　　通過(guò)比較分析，我公司找到了差距和問(wèn)題所在，說(shuō)明我公司這條生產(chǎn)線還有很大潛力。根據(jù)資金情況，我公司準(zhǔn)備逐步完善?？梢钥隙?，屆時(shí)效果還會(huì)更好，所取得的經(jīng)濟(jì)效益還會(huì)更大。實(shí)踐已經(jīng)得到證明，于2月大修時(shí)將窯頭窯尾密封進(jìn)行整修改進(jìn)，減少了漏風(fēng)，發(fā)電量就由120kWh/t.cl提高到150kWh/t.cl，比遼源金剛水泥廠的發(fā)電能力還稍高一些。如果再將窯頭喂煤和窯尾喂料的計(jì)量問(wèn)題解決，達(dá)到遼源金剛水泥廠的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)我們認(rèn)為毫無(wú)問(wèn)題，因?yàn)槲覀兊默F(xiàn)用煤質(zhì)比他們好。