一、前言

　　我公司于1993年建設一條由Ø3.6×70m回轉窯、Ø3×30m單筒冷卻機、3000kW汽輪發電機組和單風道煤粉燃燒器組成的余熱發電窯生產線。投產后，產、質量一直上不去，煤耗高，發電能力低下，對煤質的適應能力很差。為改變這種狀況，降低水泥生產成本，提高經濟效益和市場競爭力，于2000年初進行了窯頭改造。一是將原用的單風道煤粉燃燒器改為三風道煤粉燃燒器；二是為其配套，將原用的窯頭煤粉離心風機拆掉，改用三臺羅茨風機為三風道煤粉燃燒器供風；三是在原喂煤系統中增設了煤粉轉子稱等。改造后除熟料產量稍有提高外，其它都沒有效果，而且轉子秤故障頻繁，嚴重地影響了運轉率，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道煤粉燃燒器，結果仍然沒有改善。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，經過多方研究和調查，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型基礎上開發研制的TJB-KP-6型四風道煤粉燃燒器。于2005年5月16日投入使用，至今已有1年之余，取得了顯著的技術經濟效果。現將詳細情況作一簡介，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，所用設備配置見表1所列。 

圖1  Ø3.6×70m余熱發電窯工藝流程圖

所用主要設備規格及性能　　表1

注：序號2轉子秤只作為喂料設備使用，已失去計量和調節作用。

　　三、燃燒器供風羅茨風機的使用情況

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

三臺羅茨風機及所配電動機的主要性能參數　　表2  

　　改用TJB-KP-6型四風道煤粉燃燒器后，為了節省資金，決定不另換羅茨風機而利用原有的煤風風機和外風風機，停用一臺37kW的內風風機。外風、旋流風和中心風利用原外風羅茨風機供給，作為凈風使用，通過閥門調節進行匹配。即使如此，一次風量（包括煤風）還仍然有較大的富裕量，見表3。 

原用風機與應選用羅茨風機性能的比較 　　表3

　　由表3可見，利用原有的煤風風機，風量還大了33.1%。解決辦法有兩種：一是采用變頻調速，將轉速降下來，從而達到降低風量的目的；二是采用放風措施處理，這樣風量可以滿足要求，但浪費電能。根據廠里資金情況，暫時決定采用放風處理。凈風風機的風量基本合適，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。根據廠里的具體情況，也暫時沒動。

　　實踐證明，經過這樣處理使用新換的TJB-KP-6型四風道燃燒器后，基本上滿足了要求，各項技術經濟指標都有很大的改善。原來的一次風率為25.5%，現在降到了14.8%。根據這種情況，我們進行了分析，認為一次風量（包括煤風）降低有以下好處：

　　1、一次風量減少，由冷卻機入窯的高溫二次風必然增多。不僅可以提高冷卻機的熱效率，同時還可提高二次風溫度。二次風溫度由原來的450～500℃提高到現在的550～650℃。從而提高了煤粉燃燒的環境溫度，使窯內的溫度分布更加合理。不僅有利于窯產、質量的提高，工藝事故減少，而且有利于節煤；

　　2、一次風量減少，可以降低窯內的廢氣生成量，降低窯尾廢氣的熱損失，對進一步節煤有利；

　　3、一次風量減少，可以使窯內熱煙氣的返混增強，進一步提高煤粉燃燒的環境溫度，使NOX的生成量減少，有利于環保。
眾所周知，一次風量不是想降低就能降低的，它與燃燒器的性能息息相關。只有性能好的燃燒器，一次風量才有可能降低下來。我們原用的三風道燃燒器，三臺羅茨風機必須全開，否則就形不成較好的火焰，窯不能正常運行。

　　四、改用四風道燃燒器后取得的技術經濟效果

　　改用TJB-KP-6型四風道煤粉燃燒器噴燃管后，取得了顯著的技術經濟效果，現分述如下：

　　1. 熟料產量提高

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

　　2. 熟料質量改善

　　原來熟料的28天抗壓強度為50MPa左右。現在提高到55MPa左右，還有60MPa的熟料出現，平均約提高了4MPa。原來不能生產PⅡ42.5水泥，現在能夠生產，提高了對水泥市場的適應能力。生產PS32.5水泥時，原來混合材的摻加量為30%，而現在提高到40%，粗估年增效益約為50多萬元。

　　3.節煤顯著
現在用煤的質量與原來基本相同，如表4所列。原來的單位實物煤耗為380kg.co/t.cl，現在降低到了313 kg.co/t.cl，即降低了67 kg.co/t.cl。每年節煤10320t/a。現在我公司進廠煤價為360元/t，則每年節煤費約為372萬元/a。

　　4.節電可觀

　　4.1按裝機功率計算

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

　　4.2按實用功率計算

　　因為在選用風機時，考慮異常情況必須留有很大的余量。通過操作優化，一次風量（包括煤風）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，即每年僅節電費就約為42萬元。

　　5. 發電量提高

　　原來噸熟料單位發電量為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，開窯后發電量達到了150kWh/t.cl還得放氣。按此計算，發電量提高了42.9%，每年增加發電量為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。 

所用煤質的工業分析     表4

　　6.火磚壽命延長

　　這種TJB-KP型四風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，窯皮特別平整規矩，堅固厚實，不出現雞窩現象，孰料結粒均勻適中。原來的燒成帶火磚壽命為120天，現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，則每年節省火磚費42萬元。

　　綜上所述，通過改用TJB-KP-6型旋流式四風道煤粉燃燒器后，我公司每年約可取得500～750萬元的經濟效益，可見是一本萬利。

　　五、存在的問題

　　我公司改用TJB-KP-6型四風道煤粉燃燒器后，與原來相比取得了很大的技術經濟效果。但通過供貨單位的介紹，我公司所取得的技術經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余熱發電窯生產線，主要設備的配置與我公司基本一致，單筒冷卻機的規格為Ø3×32m，余熱鍋爐都是20t/h，汽輪發電機組的容量也是3000kW。他們改用TJB-KP-6型四風道煤粉燃燒器后，現在燒低位發熱值為（3400～4500）×4.1868kJ/kg.co非常低劣的劣質煤（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濟效益，找出差距原因，于是我公司派人前去考察和學習。事實確實如此，詳見表6。 

遼源金剛水泥廠所用幾種劣質煤的工業分析值　　表5    

改用TJB-KP-6型四風道煤粉燃燒器前后各項指標 　　表6

　　通過考察，我們發現遼源金剛水泥廠與我公司的燒成系統雖然主要設備配置完全相同，但有以下幾處存在區別：

　　1.喂煤系統

　　遼源金剛水泥廠在改用四風道煤粉燃燒器后，在喂煤系統增設了沖板流量計、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的返風，保證了沖板流量計的計量精度，達到了自動調節喂煤的目的，如圖2所示。我公司在改用四風道煤粉燃燒器時，也重新增設了計量設備，但不是沖板流量計，而是選用了單管螺旋計量秤。因不好用，根本不能調節，剛上去就不得不拆除了。然后將已拆除的轉子秤重新安裝在螺旋泵的上方，實際上是利用轉子秤的喂料裝置而無計量功能，更無調節作用，參見圖1。

　　2. 窯尾喂料系統

　　遼源金剛水泥廠窯尾喂料系統和喂煤系統都設有沖板流量計計量設備，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

　　喂煤喂料的均勻穩定程度，對回轉窯產質量等技術經濟指標影響很大，因此現代化大型預分解窯生產線的喂煤喂料系統都配備精度很高的計量設備，實現自動調節，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，漏風量太大。

　　2. 燃燒器供風匹配

　　遼源金剛水泥廠原來使用單風道煤粉燃燒器，改用四風道煤粉燃燒器后，為其供風的羅茨風機參數均按供貨單位提供的參數采購，因此風量風壓匹配，見表7。而我公司為節省資金，兩臺羅茨風機是在原用三風道煤粉燃燒器所用的三臺中選定的，風量風壓都不太匹配。 

遼源金剛水泥廠兩臺羅茨風機參數 

　　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線還有很大潛力。根據資金情況，我公司準備逐步完善。可以肯定，屆時效果還會更好，所取得的經濟效益還會更大。實踐已經得到證明，于2月大修時將窯頭窯尾密封進行整修改進，減少了漏風，發電量就由120kWh/t.cl提高到150kWh/t.cl，比遼源金剛水泥廠的發電能力還稍高一些。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經濟指標我們認為毫無問題，因為我們的現用煤質比他們好。