【水泥人网】
一 前言
无烟煤的挥发分较低，比较普通烟煤，起燃点更高、燃尽时间更长、固定碳的燃烧更加集中，在水泥熟料煅烧过程中易出现窑内结圈、结蛋、长厚窑皮等现象，给生产带来诸多不利，从而严重影响系统的产量和质量。一直以来，如何更好地煅烧无烟煤是行业内很多设计院、学术机构以及水泥集团等研究的方向。
我国南方地区某条2500t/d水泥生产线，原来用普通烟煤进行煅烧，使用中材装备集团热工公司第三代燃烧器已达6年，总体效果一直不错。客户后来改用无烟煤，挥发分由>10%降至2-3%左右，煅烧过程中就开始出现长窑皮，而且在回转窑25-30米之间经常有结圈。虽然厂家采取措施，加强了对煤粉细度的控制，降低煤粉细度到R0.08<1，使结圈现象明显减少，但长窑皮一直存在，且熟料的烧失量长期偏高。
综合分析，这些情况的出现，主要原因是客户使用的第三代燃烧器较适用于煅烧普通烟煤，在燃烧无烟煤时不适应，从而出现煤粉的燃烧速度慢、煤粉的燃尽率低等现象。显然，在线使用的原型号燃烧器已不能很好地适应后期煤质的变化。为此，客户在业内人士的建议下更换了燃烧器，选用了中材装备集团热工公司适用于无烟煤煅烧的第四代Sinoflame新型大推力燃烧器。
中材装备热工分公司针对无烟煤开发的大推力燃烧器，结合熟料在窑内煅烧的需求，出口风速较高，卷吸高温二次风的能力更强，大幅度提高了无烟煤的着火速度，缩短了燃尽时间，使煤粉能在合理的范围内燃尽，且火焰调节范围较宽，窑内温度分布更为合理。
二 Sinoflame型燃烧器简述
1 头部结构
Sinoflame型煤粉燃烧器为四风道结构型式(头部结构见图1，)。风道顺序为(由外至内)：冷却风、轴流风、煤风、 旋流风(图2为Sinoflame燃烧器全貌)。
图2 Sinoflame燃烧器全貌
2 基本原理及特点
2.1 通过煤管头部各主风道的合理匹配设计，可以实现喷煤管头部较大的负压卷吸区，可有效的卷吸高温二次风，确保窑头煤粉的稳定燃烧。
2.2 冷却风道可有效防止燃烧器的头部磨损及保持一定形状的火焰，防止出现局部高温及烧损窑皮。
2.3 Sinoflame型燃烧器由于通道风速较高，燃烧器的推力达1500 m/s.%以上，可满足各种燃料的充分燃尽，对提高劣质煤的利用十分有利。
3 Sinoflame燃烧器各风道压力参数
轴流风风道压力：50Kpa～80 Kpa
旋流风风道压力：15Kpa～30 Kpa
冷却风风道压力：0.5Kpa～1Kpa
冷却点火油管风道：保持阀门开度在10～20%之间。
三 该生产线煤粉、熟料控制及风机配置情况表
入窑煤粉的工业分析
四 Sinoflame燃烧器在线调试过程
1 点火升温
1.1 Sinoflame燃烧器的定位
原来的燃烧器定位在中心位置，但没有进行中心打点，只是以安装燃烧器时的水平定位为基准。因此，这次投料对燃烧器的径向位置的调整就以水平中心定位为原始点。
1.2 点火升温过程中的火焰控制
点火升温的过程和使用其它类型的燃烧器基本相同，即遵循渐进、缓慢加风的原则。对于Sinoflame燃烧器而言，一般情况下开始升温时轴流风风压10000Pa、旋流风风压3000Pa左右，但前提是不能灭火。随着窑内温度逐渐升高，轴流风和旋流风风压也逐渐升高并且注意它们之间的匹配。到投料前一般加到常规的、正常的使用风压，可以控制在轴流风压70000Pa、旋流风压20000Pa左右，也可以比正常压值偏低控制。
1.3 无烟煤的点火升温时间控制
无烟煤的点火升温过程一般都要求时间短，目的是为了防止升温时间过长造成窑内形成煤粉圈，预热器、烟室内长结皮等问题，所以快速升温对无烟煤来说也有一定必要性。
升温过程中在油、煤混燃时，Sinoflame燃烧器表现出比其它类型燃烧器更稳定、燃烧更好的优势。因此，加煤的时间可以提前，加煤的数量也可相应加大，这本身既可省油，又可缩短升温时间。但因为辅机设备故障，本次升温过程距投料10个小时，时间比较长，否则投料时间可以大大提前到 8小时左右。
2 投料初期的煅烧操作
初期投料时燃烧器的轴流风风压调到70000Pa、旋流风风压调到20000Pa，保持这样的常规风压先煅烧一个班次，观察煅烧情况。因为刚开窑，产量、二次风温比较低，而且原来窑内有一定长度和厚度的窑皮，所以这个风压的真实效果还不能过早的进行定论。
2.1 初期投料后使用Sinoflame燃烧器的效果跟踪
2.1.1 熟料情况
熟料外观颜色好、没有黄芯、比较致密，游离钙全部合格，唯一一点不足就是熟料的粒度有点偏大，而且全部是很圆的颗粒。结合窑皮状况分析是因为液相出现太早，窑皮太长造成的。因为原料立磨故障频繁导致生料库存较低，窑系统在中等产量下运行，二次风温比较低，一般1000℃左右，这是造成火焰拉长的主要原因。
2.1.2 窑皮情况：
投料运行2个班次后，窑内窑皮变化不大，烧成带较长，从筒体扫描仪上看大约25米左右，窑皮比较平整，而且厚度不厚，烧成带筒体温度250℃左右，没有高温点出现，总的来看后边的窑皮没有大量脱落。(见图3 筒体温度照片)
图3 筒体温度照片
3 使用Sinoflame燃烧器后的第一次操作调整
因该客户现场使用的是挥发分3%左右的无烟煤，结合熟料结粒偏大、烧成带较长、而且筒体也无高温点出现这些情况，公司技术人员指导中控操作员重新调整风压：轴流风调至80000Pa、旋流风调至23000Pa。通过使用比较高的风压达到收拢火焰的目的，以期熟料结粒有所改善、二次风温有所提高，窑内窑皮能够缩短。
3.1 操作调整后的效果跟踪：
3.1.1 熟料情况
上述操作参数调整后，熟料游离钙全部合格，没有什么变化;熟料结粒偏大的现象得到根本改善，而且熟料很致密，同时熟料的烧失量也降低到0.5左右;二次风温有所升高，因原料库存偏少窑产量没有满负荷，二次风温在1050℃左右。
3.1.2 窑皮情况
(1)、窑皮发生了很大的变化，后边的窑皮大量的垮掉，窑皮真正开始更替;(2)、烧成带大约16米左右，烧成带筒体温度在270℃左右，没有出现高温点;(3)、过渡带温度平均在340℃左右。
为了降低整体过渡带温度，公司技术人员与客户协商将燃烧器位置下调20mm左右，正待观察调整效果时，生料库底输送系统运行出现问题，于是被迫止料停窑(此时筒体扫描仪和现场已没有对应关系，筒体温度只能现场使用测温枪点射测温)。
4 使用Sinoflame燃烧器后的第二次操作调整
应客户要求，对燃烧器的操作参数再次进行调整。这是因为窑内耐火砖已经到检修周期，尤其是过渡带的衬砖在当时已经很薄了，加之这次投料后设备运行问题较多，导致窑系统没有连续稳定生产，频繁的止料停窑，对窑衬损伤很大。最后决定把烧成带延长，使目前的过渡带变为烧成带，挂上稳定窑皮以保护窑衬。因此，把轴流风风压调到70000Pa、旋流风调到18000Pa左右。
4.1 二次调整后的效果跟踪
第二次操作参数调整后，窑皮发生很大变化。窑皮挂到25米左右，烧成带温度在250℃左右，过渡带温度也降到320℃左右，筒体温度整体大大降低。
5 对客户的几点建议：
(1) 因为使用无烟煤，虽然已经把煤粉细度控制得很细了，但对风压的控制上还是以偏大控制为好，同时要注意烧成带的高温点和过渡带的筒体温度。
(2) 如使用高风压时，火焰活力会相对集中。这时为了保证筒体温度，燃烧器位置根据长期使用情况可考虑位于偏料、偏下约50mm左右。
(3) 考虑到耐火砖最薄的地方在21米左右，目前的窑皮太长，对于熟料的煅烧质量没有任何好处。所以根据窑皮的发展情况，下一步操作时还是要缓慢的把风压提起来，使窑皮挂到21米左右最好。这样既可适当压缩烧成带，又可保护窑衬，最主要可防止后面冷圈出现，毕竟现场使用的是挥发分很低的无烟煤。
五 Sinoflame燃烧器使用后效果
在使用中材装备集团新一代Sinoflame型大推力燃烧器后，该生产线各相关生产指标均有明显改善，窑台时产量、熟料标准煤耗、熟料烧失量、窑皮状况(特别是长窑皮情况)都大有好转,窑的热工制度相对比较稳定，客户非常满意。具体熟料产、质量情况如下：
1 窑台时产量及煤耗：因燃烧器煅烧能力提高，窑皮情况改善，熟料平均台时产量比以前提高7t/h左右，随之煤耗有所降低。
2 熟料3天强度：从原来的平均31MPa提升到33MPa左右。
3 熟料28天强度：从原来的平均56MPa提升到57MPa左右。
4 熟料烧失量：由原来的0.8左右降到0.5以下。
结语
从这个现场燃烧器的调整操作过程来看，Sinoflame燃烧器在对无烟煤的适应方面、操作参数的调整方面、火焰强度的控制方面，确实表现优异。鉴于此，客户在新建3500t/h生产线上也选用我公司新型燃烧器，且使用效果良好。
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一 前言
无烟煤的挥发分较低，比较普通烟煤，起燃点更高、燃尽时间更长、固定碳的燃烧更加集中，在水泥熟料煅烧过程中易出现窑内结圈、结蛋、长厚窑皮等现象，给生产带来诸多不利，从而严重影响系统的产量和质量。一直以来，如何更好地煅烧无烟煤是行业内很多设计院、学术机构以及水泥集团等研究的方向。
我国南方地区某条2500t/d水泥生产线，原来用普通烟煤进行煅烧，使用中材装备集团热工公司第三代燃烧器已达6年，总体效果一直不错。客户后来改用无烟煤，挥发分由>10%降至2-3%左右，煅烧过程中就开始出现长窑皮，而且在回转窑25-30米之间经常有结圈。虽然厂家采取措施，加强了对煤粉细度的控制，降低煤粉细度到R0.08<1，使结圈现象明显减少，但长窑皮一直存在，且熟料的烧失量长期偏高。
综合分析，这些情况的出现，主要原因是客户使用的第三代燃烧器较适用于煅烧普通烟煤，在燃烧无烟煤时不适应，从而出现煤粉的燃烧速度慢、煤粉的燃尽率低等现象。显然，在线使用的原型号燃烧器已不能很好地适应后期煤质的变化。为此，客户在业内人士的建议下更换了燃烧器，选用了中材装备集团热工公司适用于无烟煤煅烧的第四代Sinoflame新型大推力燃烧器。
中材装备热工分公司针对无烟煤开发的大推力燃烧器，结合熟料在窑内煅烧的需求，出口风速较高，卷吸高温二次风的能力更强，大幅度提高了无烟煤的着火速度，缩短了燃尽时间，使煤粉能在合理的范围内燃尽，且火焰调节范围较宽，窑内温度分布更为合理。
二 Sinoflame型燃烧器简述
1 头部结构
Sinoflame型煤粉燃烧器为四风道结构型式(头部结构见图1，)。风道顺序为(由外至内)：冷却风、轴流风、煤风、 旋流风(图2为Sinoflame燃烧器全貌)。
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图2 Sinoflame燃烧器全貌
2 基本原理及特点
2.1 通过煤管头部各主风道的合理匹配设计，可以实现喷煤管头部较大的负压卷吸区，可有效的卷吸高温二次风，确保窑头煤粉的稳定燃烧。
2.2 冷却风道可有效防止燃烧器的头部磨损及保持一定形状的火焰，防止出现局部高温及烧损窑皮。
2.3 Sinoflame型燃烧器由于通道风速较高，燃烧器的推力达1500 m/s.%以上，可满足各种燃料的充分燃尽，对提高劣质煤的利用十分有利。
3 Sinoflame燃烧器各风道压力参数
轴流风风道压力：50Kpa～80 Kpa
旋流风风道压力：15Kpa～30 Kpa
冷却风风道压力：0.5Kpa～1Kpa
冷却点火油管风道：保持阀门开度在10～20%之间。
三 该生产线煤粉、熟料控制及风机配置情况表
入窑煤粉的工业分析
四 Sinoflame燃烧器在线调试过程
1 点火升温
1.1 Sinoflame燃烧器的定位
原来的燃烧器定位在中心位置，但没有进行中心打点，只是以安装燃烧器时的水平定位为基准。因此，这次投料对燃烧器的径向位置的调整就以水平中心定位为原始点。
1.2 点火升温过程中的火焰控制
点火升温的过程和使用其它类型的燃烧器基本相同，即遵循渐进、缓慢加风的原则。对于Sinoflame燃烧器而言，一般情况下开始升温时轴流风风压10000Pa、旋流风风压3000Pa左右，但前提是不能灭火。随着窑内温度逐渐升高，轴流风和旋流风风压也逐渐升高并且注意它们之间的匹配。到投料前一般加到常规的、正常的使用风压，可以控制在轴流风压70000Pa、旋流风压20000Pa左右，也可以比正常压值偏低控制。
1.3 无烟煤的点火升温时间控制
无烟煤的点火升温过程一般都要求时间短，目的是为了防止升温时间过长造成窑内形成煤粉圈，预热器、烟室内长结皮等问题，所以快速升温对无烟煤来说也有一定必要性。
升温过程中在油、煤混燃时，Sinoflame燃烧器表现出比其它类型燃烧器更稳定、燃烧更好的优势。因此，加煤的时间可以提前，加煤的数量也可相应加大，这本身既可省油，又可缩短升温时间。但因为辅机设备故障，本次升温过程距投料10个小时，时间比较长，否则投料时间可以大大提前到 8小时左右。
2 投料初期的煅烧操作
初期投料时燃烧器的轴流风风压调到70000Pa、旋流风风压调到20000Pa，保持这样的常规风压先煅烧一个班次，观察煅烧情况。因为刚开窑，产量、二次风温比较低，而且原来窑内有一定长度和厚度的窑皮，所以这个风压的真实效果还不能过早的进行定论。
2.1 初期投料后使用Sinoflame燃烧器的效果跟踪
2.1.1 熟料情况
熟料外观颜色好、没有黄芯、比较致密，游离钙全部合格，唯一一点不足就是熟料的粒度有点偏大，而且全部是很圆的颗粒。结合窑皮状况分析是因为液相出现太早，窑皮太长造成的。因为原料立磨故障频繁导致生料库存较低，窑系统在中等产量下运行，二次风温比较低，一般1000℃左右，这是造成火焰拉长的主要原因。
2.1.2 窑皮情况：
投料运行2个班次后，窑内窑皮变化不大，烧成带较长，从筒体扫描仪上看大约25米左右，窑皮比较平整，而且厚度不厚，烧成带筒体温度250℃左右，没有高温点出现，总的来看后边的窑皮没有大量脱落。(见图3 筒体温度照片)
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图3 筒体温度照片
3 使用Sinoflame燃烧器后的第一次操作调整
因该客户现场使用的是挥发分3%左右的无烟煤，结合熟料结粒偏大、烧成带较长、而且筒体也无高温点出现这些情况，公司技术人员指导中控操作员重新调整风压：轴流风调至80000Pa、旋流风调至23000Pa。通过使用比较高的风压达到收拢火焰的目的，以期熟料结粒有所改善、二次风温有所提高，窑内窑皮能够缩短。
3.1 操作调整后的效果跟踪：
3.1.1 熟料情况
上述操作参数调整后，熟料游离钙全部合格，没有什么变化;熟料结粒偏大的现象得到根本改善，而且熟料很致密，同时熟料的烧失量也降低到0.5左右;二次风温有所升高，因原料库存偏少窑产量没有满负荷，二次风温在1050℃左右。
3.1.2 窑皮情况
(1)、窑皮发生了很大的变化，后边的窑皮大量的垮掉，窑皮真正开始更替;(2)、烧成带大约16米左右，烧成带筒体温度在270℃左右，没有出现高温点;(3)、过渡带温度平均在340℃左右。
为了降低整体过渡带温度，公司技术人员与客户协商将燃烧器位置下调20mm左右，正待观察调整效果时，生料库底输送系统运行出现问题，于是被迫止料停窑(此时筒体扫描仪和现场已没有对应关系，筒体温度只能现场使用测温枪点射测温)。
4 使用Sinoflame燃烧器后的第二次操作调整
应客户要求，对燃烧器的操作参数再次进行调整。这是因为窑内耐火砖已经到检修周期，尤其是过渡带的衬砖在当时已经很薄了，加之这次投料后设备运行问题较多，导致窑系统没有连续稳定生产，频繁的止料停窑，对窑衬损伤很大。最后决定把烧成带延长，使目前的过渡带变为烧成带，挂上稳定窑皮以保护窑衬。因此，把轴流风风压调到70000Pa、旋流风调到18000Pa左右。
4.1 二次调整后的效果跟踪
第二次操作参数调整后，窑皮发生很大变化。窑皮挂到25米左右，烧成带温度在250℃左右，过渡带温度也降到320℃左右，筒体温度整体大大降低。
5 对客户的几点建议：
(1) 因为使用无烟煤，虽然已经把煤粉细度控制得很细了，但对风压的控制上还是以偏大控制为好，同时要注意烧成带的高温点和过渡带的筒体温度。
(2) 如使用高风压时，火焰活力会相对集中。这时为了保证筒体温度，燃烧器位置根据长期使用情况可考虑位于偏料、偏下约50mm左右。
(3) 考虑到耐火砖最薄的地方在21米左右，目前的窑皮太长，对于熟料的煅烧质量没有任何好处。所以根据窑皮的发展情况，下一步操作时还是要缓慢的把风压提起来，使窑皮挂到21米左右最好。这样既可适当压缩烧成带，又可保护窑衬，最主要可防止后面冷圈出现，毕竟现场使用的是挥发分很低的无烟煤。
五 Sinoflame燃烧器使用后效果
在使用中材装备集团新一代Sinoflame型大推力燃烧器后，该生产线各相关生产指标均有明显改善，窑台时产量、熟料标准煤耗、熟料烧失量、窑皮状况(特别是长窑皮情况)都大有好转,窑的热工制度相对比较稳定，客户非常满意。具体熟料产、质量情况如下：
1 窑台时产量及煤耗：因燃烧器煅烧能力提高，窑皮情况改善，熟料平均台时产量比以前提高7t/h左右，随之煤耗有所降低。
2 熟料3天强度：从原来的平均31MPa提升到33MPa左右。
3 熟料28天强度：从原来的平均56MPa提升到57MPa左右。
4 熟料烧失量：由原来的0.8左右降到0.5以下。
结语
从这个现场燃烧器的调整操作过程来看，Sinoflame燃烧器在对无烟煤的适应方面、操作参数的调整方面、火焰强度的控制方面，确实表现优异。鉴于此，客户在新建3500t/h生产线上也选用我公司新型燃烧器，且使用效果良好。