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5000t/d生产线窑头煤粉燃烧器的改造
发布时间：2012-11-01 16:06 来源：未知
1概述
广东某公司现有一条5 000 t/d新型干法水泥熟料生产线，回转窑规格为Ø4.8 mx72 m，窑头煤粉燃烧器为某设计院设计制造的四通道煤粉燃烧器，窑头喂煤风机为罗茨风机JAS-250，风量85.6 m3/min，风压58.8 kPa，风机转速1350 r/min，配套电机功率132 kW。原设计配套一次风机为罗茨风机ARF-300．风量181m3／min．风压29.4 kPa．风机转速980r/min，配套电机功率132 kW。后该公司将原所配一次风机改为罗茨风机R 604，风量234 m3/min，风压39.4 kPa，风机转速980 r/min，配套电机功率215 kW。
该四通道煤粉燃烧器存在的主要问题有：
(1)一次风用量太大，风量匹配不合理，煤耗高，电耗高；
(2)燃烧器火焰不集中，燃烧速度慢，燃烧温度低：
(3)窑头喂煤量多，约占总喂煤量的500/0；
(4)火焰形状不合理；
(5)燃烧器头部磨损快，约3个月就需更换一次：
(6)熟料升重（即质量密度）偏低，黄心料偏多。
受该公司委托，中材国际南京水泥工业设计研究院（以下简称南京院）利用自已开发设计的NC-15型四通道煤粉燃烧器技术，对原四通道煤粉燃烧器迸行技术改造，使上述系列问题得到了很好解决。
2 NC-15型四通道煤粉燃烧器的技术结构特点及其应用
NC型煤粉燃烧器是南京院借鉴国内外不同行业先进燃烧器产品的设计思想，通过大量冷态模拟试验研究和计算机数值模拟计算，开发设计出的新型煤粉燃烧器。这种燃烧器利用同向协流大速差原理，并对煤粉喷出速度和角度进行了调整，在燃烧器中心区域形成负压区，使得其前端部的气流交换和混合性能得到大幅度改善，从而能促进热的二次风与煤粉的充分混合，使煤粉快速升温达到着火温度，并迅速燃烧和形成稳定的燃烧火焰。
NC型煤粉燃烧器从I型发展到Ⅱ型，从三通道发展到四通道，已形成了喷煤量从l—16 t/h各种规格的标准化系列化产品，可满足不同窑型及不同燃料等的系统需求。
NC-15型四通道煤粉燃烧器具有以下技术特点：
(1) 一次风用量少。设计用风量（不包括煤风）约占理论燃烧空气量的7%．能降低系统热耗和煤耗；
(2)煤粉与一、二次风的混合充分，燃烧速度快，火焰明亮、黑火头短且顺畅、活泼有力，高温区域适中：
(3)火焰形状合理，操作灵活方便，调节范围大；
(4)对煤质的适应性强，可燃烧各种劣质煤和无烟煤：
(5)点火方便，升温速度快；
(6)能提高窑的台时产量和熟料质量；
(7)减少NOx有害气体的生成量。
NC-15型四通道煤粉燃烧器在结构上具有以下主要特点：
(1)外风采用孔式喷出多股射流风，具有很强的穿透性和卷吸二次风的能力：
(2)内风采用高速旋流风，强度大，混合强烈。特殊设计的旋流器能形成—个合理的回流区：
(3)中心风约占一次风量的2%～4%，采用小孔形式喷出多股低速射流风，能稳定火焰，保护喷嘴头部，减少NOx有害气体；
(4)煤风人口等处在材料及耐磨性上进行了特殊设计和处理，并设有防磨保护层，大大延长了使用寿命；
(5)在燃烧器的外风管上设有防止燃烧器弯曲的筋板。
NC型煤粉燃烧器已经在5000 t/d及5000 t/d以上生产线上投入使用的厂家有：铜陵海螺水泥有限公司、宁国水泥厂、平阴山水水泥有限公司、江苏联合水泥有限公司、浙江长兴水泥股份有限公司、广东台泥（英德）水泥股份有限公司等数十家，均使用正常并取得了显著效果。
3改造方案
针对原四通道煤粉燃烧器存在的上述问题，我们进行了如下改造：
(1)噩新设计1台NC-15型四通道煤粉燃烧器，设计一次风用风量（不包括煤风）约占理论燃烧空气量的7%，外风喷出速度140～200 m/s．煤风喷出速度28～32 m/s，内风喷出速度120～200 m/s。
(2)因一次风机风量太大，必须改小，需更换风机。为了节约费用，改用原配套罗茨风机ARF-300．并由变频将风机转速从980 r/min改为800 r/nun。
(3)现窑头喂煤风机风量偏大，需改小。但考虑到现有煤风输送管道为Ø299 mmx10 mm，煤风风量偏小会影响煤粉的输送，只将煤风风量作少量调整。,另为了节约费用，不另外更换风机，只更换电机和皮带轮，电机功率由132 kW改为110 kW，电机转速不变，风机转速由1 350 r/min改为1 250 r/min。电机也可不改，只更换皮带轮。
4改造方案的经济分析
经计算使用NC-15型四通道煤粉燃烧器后，吨熟料实物煤耗可降低2kg以上，并可提高熟料的产量和质量，降低电耗等。
(1)降低煤耗效益。按实物煤耗降低2kg/t，煤价450元，t，一年300d，熟料产量以5000 t/d计算，则年节煤效益为：
450x0.002x5 000x300=135（万元）
(2)降低屯耗效益。现一次风机电机功率215 kW，考虑变频等因素，实际功率为140 kW，改造后电机功率132 kW，考虑变频等因素，实际功率为90 kW。
现煤风风机电机功率132 kW，实际功率为105 kW，改造后电机功率110 kW，实际功率为96.6 kW。
电价按0.45元/kWh，一年按300d计算，则年节电效益为：
0.45x(140-90+105-96.6)x24x300≈189200元／年=19万元／年
(3)改前燃烧器头部3个月更换一次，考虑每套头部可修复使用一次，平均每次更换费用2万元，NC-15型四通道煤粉燃烧器一般约2年更换一次外风管头部，约2万元，则年节约维修经费为：
(2x4x2-2)/2=7万元/年
因此，综合上述三项，更换NC-15型型四通道煤粉燃烧器后，年可获效益高达161万元。即
∑=13s+19+7=161万元
5结语
以上仅考虑了降低煤耗和电耗及燃烧器头部更换所产生的经济效益，如果考虑产量的增加，熟料质量的提高，燃烧器使用寿命的大大延长，维修工作量的减少，运转率的提高等因素，每年产生的经济效益将更加可观，燃烧器的改造费用将在很短时间就可收回。
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