我公司余熱發(fā)電窯改用TJB型四風(fēng)道燃燒器效果顯著

　　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、3000kW汽輪發(fā)電機組和單風(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)濟效益和市場競爭力，于2000年初進行了窯頭改造。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)機拆掉，改用三臺羅茨風(fēng)機為三風(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)子稱等。改造后除熟料產(chǎn)量稍有提高外，其它都沒有效果，而且轉(zhuǎn)子秤故障頻繁，嚴(yán)重地影響了運轉(zhuǎn)率，最后不得不拆除。急需改變這種狀況，于是又訂購了另一廠家的三風(fēng)道煤粉燃燒器，結(jié)果仍然沒有改善。2003年后，煤、油、電、運價格一路飆升，工廠運營更加艱難。為改變這種被動局面，經(jīng)過多方研究和調(diào)查，決定選購價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)濟效果。現(xiàn)將詳細(xì)情況作一簡介，供同行參考。

　　二、工藝流程簡介

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

　　三、燃燒器供風(fēng)羅茨風(fēng)機的使用情況

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

三臺羅茨風(fēng)機及所配電動機的主要性能參數(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，決定不另換羅茨風(fēng)機而利用原有的煤風(fēng)風(fēng)機和外風(fēng)風(fēng)機，停用一臺37kW的內(nèi)風(fēng)風(fēng)機。外風(fēng)、旋流風(fēng)和中心風(fēng)利用原外風(fēng)羅茨風(fēng)機供給，作為凈風(fēng)使用，通過閥門調(diào)節(jié)進行匹配。即使如此，一次風(fēng)量（包括煤風(fēng)）還仍然有較大的富裕量，見表3。 

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

　　由表3可見，利用原有的煤風(fēng)風(fēng)機，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，從而達到降低風(fēng)量的目的；二是采用放風(fēng)措施處理，這樣風(fēng)量可以滿足要求，但浪費電能。根據(jù)廠里資金情況，暫時決定采用放風(fēng)處理。凈風(fēng)風(fēng)機的風(fēng)量基本合適，只是原用的電動機功率較大，造成大馬拉小車，如果更換一臺45kW的電動機更好。根據(jù)廠里的具體情況，也暫時沒動。

　　實踐證明，經(jīng)過這樣處理使用新?lián)Q的TJB-KP-6型四風(fēng)道燃燒器后，基本上滿足了要求，各項技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)都有很大的改善。原來的一次風(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，由冷卻機入窯的高溫二次風(fēng)必然增多。不僅可以提高冷卻機的熱效率，同時還可提高二次風(fēng)溫度。二次風(fēng)溫度由原來的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，對進一步節(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，進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。我們原用的三風(fēng)道燃燒器，三臺羅茨風(fēng)機必須全開，否則就形不成較好的火焰，窯不能正常運行。

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

　　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)濟效果，現(xiàn)分述如下：

　　1. 熟料產(chǎn)量提高

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

　　2. 熟料質(zhì)量改善

　　原來熟料的28天抗壓強度為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。原來不能生產(chǎn)PⅡ42.5水泥，現(xiàn)在能夠生產(chǎn)，提高了對水泥市場的適應(yīng)能力。生產(chǎn)PS32.5水泥時，原來混合材的摻加量為30%，而現(xiàn)在提高到40%，粗估年增效益約為50多萬元。

　　3.節(jié)煤顯著
現(xiàn)在用煤的質(zhì)量與原來基本相同，如表4所列。原來的單位實物煤耗為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。現(xiàn)在我公司進廠煤價為360元/t，則每年節(jié)煤費約為372萬元/a。

　　4.節(jié)電可觀

　　4.1按裝機功率計算

　　因為停用一臺37kW的羅茨風(fēng)機，如果凈風(fēng)風(fēng)機更換一臺45kW的電動機，則每年節(jié)電為528228kWh/a。我公司平均電價為0.53元/kWh，則每年節(jié)電費約為28萬元。如果煤風(fēng)風(fēng)機換成15kW的電動機，則每年節(jié)電為646488 kWh/a，則每年節(jié)電費約為34萬元。

　　4.2按實用功率計算

　　因為在選用風(fēng)機時，考慮異常情況必須留有很大的余量。通過操作優(yōu)化，一次風(fēng)量（包括煤風(fēng)）有可能降低到8%～10%，此時電動機功率還可降低23%左右。即每年還可節(jié)電150000 kWh/a，價值為7.95萬元。
以上兩項總和為41.95萬元，即每年僅節(jié)電費就約為42萬元。

　　5. 發(fā)電量提高

　　原來噸熟料單位發(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，如按外購電價計算，則每年增收121.9萬元/a。今年2月大修時，對窯頭窯尾密封裝置和煙室進行了整修改造，開窯后發(fā)電量達到了150kWh/t.cl還得放氣。按此計算，發(fā)電量提高了42.9%，每年增加發(fā)電量為6918210kWh/a。如按外購電價計算，僅此一項則每年就增收366.7萬元/a。 

所用煤質(zhì)的工業(yè)分析     表4

　　6.火磚壽命延長

　　這種TJB-KP型四風(fēng)道煤粉燃燒器所形成的火焰有一個特點，貌柔實剛。從火焰表面上看，十分順暢柔和，可實際上其熱力強度很高，但一點不傷窯皮。因此，窯皮特別平整規(guī)矩，堅固厚實，不出現(xiàn)雞窩現(xiàn)象，孰料結(jié)粒均勻適中。原來的燒成帶火磚壽命為120天，現(xiàn)在已使用了一年還沒有換過磚。這就是說，每年起碼少換兩次磚。平均換磚長度為10m，一次換磚量約為70t。我公司燒成帶火磚采用鎂鉻磚，價格為3000元/t，則每年節(jié)省火磚費42萬元。

　　綜上所述，通過改用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500～750萬元的經(jīng)濟效益，可見是一本萬利。

　　五、存在的問題

　　我公司改用TJB-KP-6型四風(fēng)道煤粉燃燒器后，與原來相比取得了很大的技術(shù)經(jīng)濟效果。但通過供貨單位的介紹，我公司所取得的技術(shù)經(jīng)濟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，單筒冷卻機的規(guī)格為Ø3×32m，余熱鍋爐都是20t/h，汽輪發(fā)電機組的容量也是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，簡直難以置信。為了進一步提高我公司的經(jīng)濟效益，找出差距原因，于是我公司派人前去考察和學(xué)習(xí)。事實確實如此，詳見表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指標(biāo) 　　表6

　　通過考察，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、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)，保證了沖板流量計的計量精度，達到了自動調(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，也重新增設(shè)了計量設(shè)備，但不是沖板流量計，而是選用了單管螺旋計量秤。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，實際上是利用轉(zhuǎn)子秤的喂料裝置而無計量功能，更無調(diào)節(jié)作用，參見圖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)有沖板流量計計量設(shè)備，見圖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，對回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)質(zhì)量等技術(shù)經(jīng)濟指標(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量設(shè)備，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，從而達到定量喂煤喂料的目的。

　　1.窯頭窯尾和單筒冷卻機的密封

　　遼源金剛水泥廠窯頭窯尾及單筒冷卻機進料端的密封較好，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)機參數(shù)均按供貨單位提供的參數(shù)采購，因此風(fēng)量風(fēng)壓匹配，見表7。而我公司為節(jié)省資金，兩臺羅茨風(fēng)機是在原用三風(fēng)道煤粉燃燒器所用的三臺中選定的，風(fēng)量風(fēng)壓都不太匹配。 

遼源金剛水泥廠兩臺羅茨風(fēng)機參數(shù) 

　　通過比較分析，我公司找到了差距和問題所在，說明我公司這條生產(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。可以肯定，屆時效果還會更好，所取得的經(jīng)濟效益還會更大。實踐已經(jīng)得到證明，于2月大修時將窯頭窯尾密封進行整修改進，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量問題解決，達到遼源金剛水泥廠的主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)我們認(rèn)為毫無問題，因為我們的現(xiàn)用煤質(zhì)比他們好。