1 生產線的基本情況

該線回轉窯規格為 Φ5.0m×72m，逆時針旋轉（從窯頭向窯尾看），斜度 3.5%，采用雙列五級低壓損旋風預熱器和在線式 Φ7 500mm 分解爐。 生料的化學成分及率值見表 1，熟料化學成分、率值及礦物組成見表 2，采用的混合煤的工業分析見表 3。

表 1 2015 年 4～5 月入窯生料化學成分及率值平均值

 表 2 2015 年 4～5 月熟料化學成分、率值及礦物組成平均值

    表 3   煤工業分析

改造前窯系統設計熟料產量 5 000t/d， 實際產量約 5 700t/d， 窯轉速 3.6 ～4.0r/min, 入窯斗式提升機電流 220A 左右（雙驅動）。 正常情況下投料量在350～370t/h。 燒成帶窯皮偏長到 28m，筒體溫度多處有局部高溫點，燒成帶筒體溫度最高 360℃。窯電流平均值在 456A， 偏低； 二次風溫在 1 020℃以下， 偏低。原燃燒器黑火頭偏長，一般在 0.6～1.0m。熟料升重約 1 170g/L， f-CaO 含量在 0.65%～1.95% 范圍內波動， 合格率 85% 左右（f-CaO≤1.5%），C3S 含量在52% ～58% 之間波動較大，3d 抗壓強度約 30MPa,28d 抗壓強度約 58 MPa。平均熟料熱耗在 3 160kJ/kg。窯頭風機參數： 外風風機風量 92m3/min， 風壓49.0kPa， 電動機功率 110kW（ 變頻）； 內風風機風量

67m3/min， 風壓 49.0kPa， 電動機功率 90kW（ 變頻）； 送煤風機風量 83.3m3/min， 風壓 68.6kPa， 電動機功率 160kW。

2  重新設計的燃燒器與舊燃燒器對比

新舊燃燒器參數對比見表 4，新設計燃燒器端面結構見圖

5）兩齒輥間距離大小決定了成品的出料粒度，設備選型時應予以注意，本項目二級破碎機的齒間隙為50mm，略微偏大。

表 4   新舊燃燒器參數對比

  圖 1 新設計燃燒器端面結構

3 新燃燒器主要設計參數說明

1.軸流風開孔截面積

按照該窯實際最高臺時產量、頭煤用量和煤質經驗公式確定軸流風開孔面積，并參考二次風溫，小于1050℃時截面積減少 5%～10%。 劣質煤和無煙煤軸流風的表壓設計時比一般煙煤高 4～5kPa。

2.旋流風截面積

一般按照軸流風面積的 70%～80%設計。 以火焰收斂性好、 旋流風壓力可以同時提高到 38～45kPa 為優。 本項目為適應混合煤質的分段燃燒特性，設計為雙旋流結構形式， 分別位于煤粉通道的內側和外側。內側旋流風為可調面積形式，外旋流風為可調旋流角度形式。 內旋流風因出口直徑小，加大了旋流角度到36°設計，同時采用了擴散錐設計，通過調節內旋流器在內筒前后位置改變出口速度，以改變旋流強度調節火焰形狀。外側旋流風可調節角度范圍在 14°～42°，極大地適應了煤質波動和工況的變化。 煤粉通過內外雙旋流風的充分混合， 頭煤的燃盡率得到了很大提高，

黑火頭明顯縮短。

3.中心風

考慮到該線生料易燒性差，熟料升重偏低，窯前火焰強度要求較高，中心風孔板結焦可能比較快。 加大了中心風截面積設計。

4.燃燒器端面送煤風速

將燃燒器出口送煤風速降低了 12.5%，有利于燃燒器黑火頭的縮短和提高燒成溫度。 燃燒器出口送煤風速一般按照 22～28m/s 設計。

5.攏焰罩長度

軸流風風速大于 250m/s 后， 攏焰罩長度一般按照 10～20mm 設計。 縮短攏焰罩有利于增加軸流風對周圍二次熱風的卷吸，增加二次熱風的利用，以提高二次風溫，進而提高煤粉的燃盡率，有利于降低熱耗。

6.一次風率

考慮了頭煤實際使用時可能有 5%～10%的計量誤差，煙煤一般按照 12%～13%設計，無煙煤和劣質煤按照 10%～12%設計， 一次風率計算時包括了送煤風量。

7.旋流數

按照襄陽中和機電技術有限公司 17 年燃燒器實際運行值，取值在 0.66～0.9 范圍內，盡量不超過 1.2， 計算旋流數時考慮了葉片的阻塞系數。

8.火焰推力

含送煤風一般在 9～10N/MW，不含送煤風推力在8.2～9.0N/MW，才能保證火焰的剛度。
  4 生產調試

1.燃燒器中心與窯交點位置的確定。 安裝后冷態通過激光找正，打在窯內 64m 居中位置。 投料后根據熟料結粒稍大的情況，燃燒器頭部又抬高了 30mm，抬高后，窯前亮度進一步提高，熟料 f-CaO 含量下降了0.2%。

2.新燃燒器于 2015 年 10 月 5 日開始投入使用， 正常投料后，操作員感到火焰剛勁有力，黑火頭同比縮短了約 750px，二次風溫同比提高了 30～50℃，頂料煅燒的能力有所增強。

3.提高一次風壓，適當降低一次風率，減少入窯冷風，降低煤耗。 燃燒器一次風率下降 0.6%，軸流風表壓提高 4kPa，旋流風表壓提高 11kPa。國內新型干法窯一次風機出口壓力經歷了29.4kPa、39.4kPa、49kPa 和 58kPa 四個階段。 當內外風壓力大于 50kPa 時，燃燒器方孔設計的內外風出風口一般都磨損嚴重， 使其連續使用壽命一般不超過3～6 個月。 后期損壞后，燃燒器性能下降，窯皮增厚， 影響到熟料質量，而且，內外風壓力同時超過 50kPa 后，火焰內外回流都十分強烈，窯筒體溫度往往超過340℃，噸熟料的熱耗和 NOx 排放量都升高，提高了熟料的生產成本。

煤粉在窯內燃燒分三個階段： 水分的蒸發和煤粉加熱到燃點；揮發分的著火和煤粉焦炭的燃燒；焦渣顆粒的燃盡。 第三個階段要求煤粉在窯內有足夠的飛行時間， 即燃燒器具有足夠的火焰推力 （大于9N/MW）， 才不會在燒成帶尾端形成偏厚的窯皮。

2016 年春節檢修時進窯檢查， 窯內窯皮最厚處不超過 875px。

4.適當降低高溫風機轉速。 襄陽中和機電技術有限公司通過對燃燒器結構參數的不斷優化， 數據模型與窯況的對應關系不斷改進， 高風速卷吸的高溫二次風量增多， 二次風溫從火焰的外部和中心區同時回流， 煤粉燃燒充分，CO 含量降低。 在同樣窯臺時產量下， 可以降低高溫風機轉速， 降低燒成系統的熱耗。 參考該線原來的熱工標定數據， 高溫風機廢氣帶走熱在 22%左右。 按照原來的系統參數運行， 煙室含氧量一般在 4.5%～6.5%，C1 出口含氧量在 2.0%左右，高溫風機具有一定的降速空間。 按照每天 10r/min 的速率降低高溫風機轉速， 觀察窯況變化。 當高溫風機降速 25r/min 后，C1 出口含氧量降低到 0.8%～1.3%， 煙室含氧量降低到 3.5%～4.5%， 加上業主對預熱器系統的密封堵漏， 熟料熱耗有了明顯的下降。

5.調整和優化熟料的結粒。 在生產調試時，首先保證熟料的結粒致密，熟料升重一般保持在 1 200g/L 左右， 減少窯前飛砂量； 熟料鏈斗機內 Φ3mm ～ Φ35mm 的粒料比例大于 85%， 熟料的圓球度提高到60%，熟料經過篦冷機時熱回收量增多。

6.調整頭尾煤比例。 只要熟料 f-CaO 含量連續 2h 低于 0.4%，就提醒中控按照 0.2t/h 的幅度及時撤頭煤， 使窯內時刻保持氧化氣氛； 在熟料 f-CaO 含量超過上限值 1.3%時，及時增加頭煤，防止窯況嚴重下滑，減少亞健康窯況的持續時間，通過操作節省煤耗。

當窯熟料產量超過 5 700t/d 時，需要預熱器的分解能力和窯的煅燒能力密切配合。 分解爐的出口溫度與 A 列和 B 列 C5 下料管或者 C5 出口溫度倒掛不超過 5℃；控制窯內燒成帶和窯后過渡帶窯皮厚度不超過 400mm，即窯筒體溫度實測值在 190℃以上。 煙室斜坡粉料自然堆積和結皮的厚度及時間在可控的范圍。 堅持薄料快燒高窯速，通過優質窯況的均衡穩定來節煤。

5 運行效果對比

新燃燒器火焰剛勁有力， 黑火頭縮短了 750px 左右，二次風溫同比提高了 30～50℃，頂料煅燒的能力明顯增強。 使用新燃燒器后燒成帶窯皮分布均勻，未出現局部高溫點。

使用新燃燒器 6 個月的生產參數平均值與使用舊燃燒器年平均生產參數值對比見表 5，其中包含了一個月生產鐵標水泥和 2016 年 1～2 月的限產。 數據表明此次改造達到了合同要求。

表 5 使用新舊燃燒器生產情況對