低氮燃烧技术在工业锅炉改造中的应用
2026-10-10 16:03:22
kenengadmin
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| 摘要 在石灰回转窑生产过程中，燃烧器结构及煤风匹配方式直接决定窑内热工制度的稳定性。某回转窑在运行中出现火焰拉长、窑头正压严重、预热器效率低及耐火砖寿命短等问题。通过对燃烧器内外风道结构进行现场技术改造，取消内流冷风通道，优化二次风参与方式，并配套调整排风及操作制度，成功稳定火点位置，改善窑内气氛，提高产量与产品质量。本文结合改造前后结构示意及运行数据，对改造思路、技术原理及实际效果进行系统分析，为类似窑型优化提供参考。 1 工程背景 该回转窑采用煤粉燃烧系统，燃烧器原设计为内流风与外流风双风道结构。黑龙江东府活性石灰厂设计生产能力为日产活 性石灰150t，采取新型回转窑煅烧工艺(图1) 。主要生产高活性石灰供钢厂冶炼特种钢使用。由于对石灰的要求较高，所以建厂初期选择使用洁净能源—煤气。但投产后由于种种原因改用烟煤作燃料，而燃烧器采用和煤气配套的三通道燃烧器。在 改用煤作燃料后，没有更换燃烧器，而是自己对燃烧器作了局部改动，再加上操作工对多通道燃烧器了 解不多，所以造成产量一直在70～80t·d，离设计能力相差甚远。在热工制度不稳定的情况下，陷入了调整及操作误区，从而无法逾越。运行过程中存在以下突出问题： 1. 煤粉燃烧不完全，黑火头长且波动大； 2. 窑头罩处正压明显； 3. 预热器出口烟气温度不足600℃； 4. 入窑物料温度不足250℃； 5. 烧成带温度难以稳定控制； 6. 耐火砖冲刷严重，使用周期不足半年； 7. 系统产量长期偏低。 经分析，问题核心在于燃烧器风道结构不合理及煤风匹配失衡。  2 原设计结构及存在问题分析 燃烧器设计时考虑使用与煤气发生炉煤气相匹 配的三通道燃烧器，并在煤气通道设有旋流风导向 叶片，以强化煤气与一、二次风的混合，同时考虑有中心供风( 内流风通道) 和外流风，以便于火焰形状 的调节［图2(a) ，原设计设备状况］。从图(a)“原设计设备状态”可见，燃烧器由内流风风道与外流风风道组成： 内流风为常温净风； 外流风由鼓风机供给； 高温二次风与煤粉混合位置靠后； 冷风直接参与燃烧。 该结构在实际运行中存在以下技术缺陷： 2.1 冷风掺入过多 在改用煤粉后，没有对燃烧器进行及时更换，而 是简单地把内流风道换成煤粉通道，把原来的煤气 通道堵死。这样一来，原有的三通道变成了两通道 ［图2(b) ，改动后设备状况］。 同时由于煤的热值 和煤气的热值相差较大、煤粉无旋流通道，再加上操作中风、煤的配合混乱，所以煤、风的混合和强化燃烧存在严重问题，主要表现在以下几个方面。( 1) 煤粉无强制混合和旋流通道，造成和空气 的混合程度不够，特别是瞬间下煤量不稳时尤为突 出，能看到有煤粉成股滑落，烧成带耐火砖及物料上 有燃烧迹象，造成窑尾跑煤现象常有发生。(2) 外风为低温的洁净直流风，由于大量的冷 风入窑，而且还对煤风起到了包裹作用，造成高温二 次风不能直接作用于煤粉，在无内旋流风存在的情 况下，起到了延长黑火头，降低窑内温度的负作用。(3) 由于煤粉热值和煤气热值相差较大，而改 成煤粉后未更换适应煤粉的燃烧器，所以各个通道 的规格不适合，造成使用风、煤配合上的难度增加。2.2 煤粉着火滞后 高温二次风与煤粉混合不充分，燃尽时间延长，黑火头拉长且不稳定。 2.3 火点漂移 火焰中心位置变化大，导致烧成带热负荷分布不均，热工制度波动明显。  窑头鼓入冷风较多，而窑尾排风拉得小，形成窑头正压，影响CO排出，降低分解效率。 3 对回转窑造成的影响( 1) 由于煤、风的配合难度大，特别是一、二次 风、煤和窑尾排风的配合不好，造成窑头大量鼓入冷 风，窑尾排风拉得小，从而窑头罩处正压现象严重。 同时预热器的作用也没有发挥，入预热器烟气温度 不足 600℃ ; 入窑的物料温度仅有不到 250℃ , 预热 器基本不起作用 ; 所以窑系统产量偏低。(2) 窑内热工制度不稳，由于火点位置不太固 定，从而造成窑尾来料的预热性和分解率相差较大， 在烧成带也不易控制，生、过烧率较高，对产品质量 影响很大。(3) 操作工对燃烧器的原理、结构及重要性不 了解，再加上燃烧器的位置调整不当，所以造成窑内 的火焰形状及火焰温度不理想，烧成带耐火砖损坏 严重，每个周期都不超过半年，黑火头长且不稳定。4 改造方案与技术原理 针对上述问题，实施以下现场改造措施（见图(b)“改动后设备状态”）： 4.1 取消内流净风通道 停止使用内流冷风风道，使高温二次风直接与煤粉混合燃烧。 技术原理： 减少冷空气参与，提高火焰温度，强化煤粉着火与燃尽过程。 4.2 优化风量分配 在保证煤粉完全燃烧前提下：适当减少窑头一、二次风总量；减少窑尾 排风机的压力和稳定窑内温度。调整二次风门开度；优化窑尾排风机风门，形成窑头微负压。保证入窑的一、二次风及 石灰石分解产生的 CO2 能及时地排走，以降低烧成 带的 CO2 的分解压，加快其分解速度，直观表现为 窑头呈现微负压。 4.3 调整燃烧器安装位置 火焰偏料约50mm；适当抬高燃烧器中心；避免火焰直接冲刷耐火砖。 4.4 提高预热条件 将冷烟室烟气温度稳定在750℃以上，使入窑物料温度提升至550℃左右，增强预热器作用，为窑内煅烧创造良好热工条件。 5 改造后运行效果 经过系统优化后，取得显著成效： 5.1 火焰状态改善 黑火头缩短至300～500mm； 火焰集中且刚性增强；火点稳定。 5.2 燃烧效率提高 煤粉燃烧更加完全； 窑尾跑煤现象明显减少； 窑尾温度稳定。 5.3 热工制度稳定 入窑物料预热充分； 生烧、过烧率降低； 窑内温度波动减小。 5.4 经济技术指标提升 日均产量达到120t； 产品质量稳定达标； 耐火砖寿命延长； 系统能耗降低。 6 技术经验总结 本次改造实践表明： 1. 煤与风的匹配是回转窑运行的核心； 2. 在保证充分燃烧前提下，应尽可能减少冷风参与； 3. 过量空气不仅增加热耗，还会破坏窑内气氛； 4. 微负压运行有利于CO及时排出和分解反应进行； 5. 燃烧器位置调整对火焰形态影响显著； 6. 操作理念必须由“加风保产量”转变为“稳热工、控气氛、提效率”。 7 结论 通过对燃烧器风道结构的现场优化改造，成功解决了火焰不稳、窑头正压及预热效率低等问题。实践证明，在回转窑系统中，合理的风道结构设计与科学的煤风匹配策略，是实现高产、优质、低耗运行的关键。 该改造方案投资小、见效快、技术可靠，对类似煤粉燃烧回转窑具有较高的推广价值。 |