引言

     廣東韶鋼集團嘉羊新型材料有限公司礦渣微粉生產線之中，配置70GJ/H供熱能力的熱風爐，采用廣東當地產無煙煤，其揮發份<5%，發熱量≥6000Kcal/kg，固定碳≥50%，灰份≥31%，水份≤5%。無煙煤是碳化程度比較深的煤種，用常規的燃燒方式來處理而不采取特殊的措施，無煙煤是很難燃燒及燃燼的。

1. 噴燃無煙煤現狀與問題：

     我公司在立磨礦渣微粉生產線之中配套無煙煤噴燃的熱風爐，產生合格的風溫與風量，進入德國伯利休斯公司RMC51/26/435礦渣立磨，在熱風爐工藝生產線系統獨立試運行中（即空燒），燃燒這種無煙煤產生熱風，還沒有顯現出突出的缺陷，不論是熱風爐燃燒溫度和出口溫度，還是爐膛氣氛，爐膛壓力以及爐膛出渣，都基本上達到設計要求，但是立磨一旦聯動生產后，立磨強大的抽風能力造成爐膛負壓直線上升，爐膛負壓達到300pa～500pa，熱風爐爐膛溫度出現急劇下降，有時出現甚至爐膛火焰被抽滅的現象，在立磨調整到正常的工作負壓后，熱風爐仍不能承受如此負壓，而出現火焰被抽至熱風管內燃燒，出口溫度達到1200℃左右，而且熱風爐出口部位大量結焦與結灰，爐渣燒失量達到20%左右，出現嚴重的不完全燃燒現象，熱風爐不得不被迫停下整改，工藝流程如下：

     經過反復研究，整個工藝生產線之中，除《雙旋流煤粉燃燒器》、《高效節能型擴散式噴煤燃燒爐（熱風爐）》是極其關鍵設備之外，其它設備與電氣產品均為常規設備，我們除對一、二次風機改為變頻電機，嚴格一次風、二次風配比，重點對上述熱工設備進行整改。

2.設計與整改：

2.1  煤粉燃燒器：

    首先整改《雙旋流煤粉燃燒器》，其工藝原理圖如下：

如圖：雙旋流煤粉燃燒器是一種熱風爐用新型煤粉燃燒器，但是燃用無煙煤時，由于旋轉角度不足，我們專門研制適用廣東無煙煤的擴散式穩焰器后，使用效果非常明顯，火焰角度增大，前爐膛火焰明顯提高，特別火焰回流區增強，未燃燼的固定碳粒子能迅速回流至負壓區。煤粉燃燼率有所提高。

2.2   無煙煤專用爐體結構： 

    對于《高效節能型擴散式噴煤燃燒爐（熱風爐）》進行改造是極其復雜的設計與計算過程。

    該煤粉爐本身就是一個非常先進的工業爐，它采用國際流行的非NOx燃燒，CO2重新回流，高溫一次風加熱，空氣分級與低O2燃燒等技術，整個爐膛分成兩部分組成，即前部分嚴格控制較小的過剩空氣系統組成還原區，有意識產生煤粉氣化，即CO、H2、CH4等可燃氣體，第二部分由空氣分級技術組成氧化區，產生大量的放熱反應，組成合格的風溫與風量，如圖：

但是在實際生產之中，對這種廣東無煙煤研究不深，特別揮發份太小，產生可燃氣體效果不明顯，還原氣氛不能很快形成，加之熱風爐內氣流速度太快，負壓太大，形成爐體前部分溫度迅速下降，而造成大量未燃燼的煤粉進入熱風管，加之廣東無煙煤硫的含量很高，達3～4%，而且灰渣熔點很低，約在1000℃～1100℃之間，爐渣基本成為熔化狀態，中控稍不留意，很易造成爐膛結焦，與立磨聯動生產后，由于無煙煤燃燒自身特點，表現如下三個方面：第一、不像煙煤那樣，真正做到徹底燃燼（煙煤燃燼率可達到99%）。第二、無煙煤固有的后燃現象較嚴重（即火焰跑到熱風管燃燒）；第三、爐膛點火速度不如煙煤那樣容易，針對上述情況，我們對爐體結構進行二個方面的改進，第一、改進出渣擋火墻的結構，便于出渣。第二、通過計算適當的加長加高爐體的混合室，避免爐渣進入熱風管，以適應無煙煤后燃的固有特性。減少無煙煤不完全燃燒的現象，提高燃煤的燃盡率。通過改造后，原煤的燃盡率達到99%，爐渣為灰白色的粉狀物，熱工效率達到95%以上。

2.3  嚴格控制煤粉細度：

      對于無煙煤煤粉細度顯得更為重要。其細度要比煙煤要求更嚴，一般控制煤粉細度為80目（80ｕm，篩余≤30%），但不能太細，否則機械磨損與電耗無限上升。

2.4  適當控制原煤水份：

     對于原煤水份。特別是外來水過多。如大于10%以后對原煤的輸送與計量、貯存都很不利，會帶來很多麻煩。實踐證明，煤中的外來水含量在3%左右最好。煤粉攜帶少量水份遇到回流過來的高溫乏氣。這部分外來水立即變為水蒸氣與無煙煤一起進入爐膛。對于無煙氣燃燒的穩定與生產可燃氣體很有好處。

2.5  加強和提高送煤一次風機的送粉溫度： 

      原一次送煤風機送煤粉溫度是來自熱風爐余熱的空氣，干燥回風管。我們采取全開閥門開度，增加送煤粉空氣量（O2＜5%左右），一則提高一次送煤風機的溫度，進一步強化燃燒效果；二則通過分段燃燒效果，盡力減少NOX的產生和過剩空氣吸收（α≤1.05∽1.1）。

2.6  總結：

     經過整改后，我們基本上解決燃燒無煙煤的熱風爐在試產過程中出現的一系列問題，至2005年2月份與立磨聯動運行以來，熱風爐適應了立磨特性，立磨臺時產量與質量均已達標，其臺時產量還超過原定設計指標。

3． 燃用無煙煤熱風爐與立磨聯動生產時生產經驗：

3.1 嚴格控制無煙煤進廠的水份與雜質： 

     原煤進廠時要嚴把第一道關：即原煤的外來水份太高，不要進廠，煤中的雜質如鐵塊、破布、煤矸石太多不能進廠。原煤進廠必須即時進庫，不能堆放于露天，讓雨水進入煤中。

3.2 準備好一定量的柴油：

      柴油自動化點火系統用于熱風爐點火升溫，是必不可少的環節之一，而煙煤在徹底掌握點火技術后，可不用柴油。點火用少量木材即可點燃，可為企業減少熱風爐運行成本。

3.3 嚴格控制爐膛溫度1100℃±50℃：

     聯動運行時嚴格控制噴煤量和一次風、二次風的比例，掌握好熱風爐出口溫度，即時用冷風閥配風產生合格的風溫與風量進入立磨。

3.4 熱風爐即時排渣：

     因煤粉燃燒后，必定要產生一定量的爐渣，這部分的爐渣一定即時排除，否則會造成熱風爐容積變少，從而避免因不能及時排渣而造成熱風爐結焦等現象發生。

3.5 嚴格中控操作制度：

     由于我國引進德國等國的礦渣立磨，各自特點不同，我國的大部分工程技術人員對由這種立磨生產礦渣微粉工藝也不很熟，了解不夠，缺乏生產管理經驗，特別是熱風爐與立磨聯動時，中控操作不當，也會引起熱風爐更難管理與操作。甚至操作失敗。因此，立磨在聯動時也應做到：第一、適當調節立磨噴口環的間隙，間隙過大熱風爐負壓過大，易把熱風爐火焰拉長，力爭在滿足設計生產能力的前提，控制噴口環的間隙，第二、預熱立磨后開始投料時，主排風機前閥門開度與截止閥開度應盡量做到與投料量同步逐漸增加，以保證熱風爐的煤燃燒氣氛穩定爐膛溫度，立磨的工業生產特性是大風大料生產。第三、循環風量盡可能全開，以穩定爐膛負壓，增加熱量循環利用。第四、注意觀察熱風爐燃燒情況，及時調節一次風、二次風配風量，以及喂煤量穩定爐內氣氛與溫度，以達到完全燃燒。以上四點是影響熱風爐燃燒效果的重要方面。

4．結論：

     綜上所述，通過上述所采取的措施和嚴格操作管理制度，燃用廣東產的當地無煙煤熱風爐配合德國Polysius立磨，在生產礦渣微粉的生產線中，只要努力找好各機臺的平衡點，控制好爐膛溫度與爐內負壓，是完全可行的。由于在南方地區無煙煤的價格遠低于煙煤（大約每噸便宜250元），在適宜了無煙煤的燃燒技術后，以每噸干渣耗標煤20kg計，每年可為企業節約煤耗約300萬元，熱風爐當年投資即可當年收回全部成本，該熱風爐系統將給企業帶來較大的社會效益與經濟效益。

作者：呂復（1980.2-）工程師，長期從事工業窯爐熱工自動化控制設計與生產。

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參考文獻：

1、韓昭論《燃料及燃燒》

2、美國能源部第二燃燒室燃燒論文匯編

3、朱長君等，帶火焰穩定器噴煤管在我廠回轉窯上的應用〔J〕水泥工程1997（1）：59-60

4、謝克平，國產四風道煤管在Φ4M×47M燒無煙煤預分解窯上的應用體會〔J〕水泥2002（5）43-44