摘 要 某2500t/d水泥生產線生料配料中使用黃磷渣，對于提高生料易燒性、提高熟料強度、降低熱耗起到很好的作用，但也存在著回轉窯過渡帶易結浮窯皮，熟料易結塊結粒不均齊分級嚴重，燒成帶窯皮偏厚，過渡帶易結圈等現象。根據添加黃磷渣以后生料的煅燒特性和所使用的煤質情況，燃燒器一次風機由原單風機配置技改為雙風機，燃燒器頭部參數進行針對性設計。起用新的燃燒系統后，窯系統運行穩定，沒有結圈結浮厚窯皮，熟料結?；揪R致密，熟料強度提高，噸熟料煤耗下降。

關鍵詞 黃磷渣 SR4燃燒器 設計 熟料 煤耗

0 引言

近年來，隨著可持續發展規劃的不斷深化，環保節能理念深入人心，水泥生產技術人員積極響應充分利用工業廢渣生產優質熟料，不僅能夠降低生產成本，而且能夠提高資源利用率，減輕生態環境污染，兼顧環保與節能的雙重需求。貴州MM水泥有限公司是貴陽市磷渣水泥技術研發中心所在地，探索嘗試在生料配比中摻加一定比例的黃磷渣，積累了利用黃磷渣生產優質熟料的豐富經驗。MM公司配料中使用黃磷渣后，熟料燒成煤耗有所降低，但回轉窯過渡帶易結浮窯皮，熟料易結塊結粒不均齊分級嚴重，燒成帶窯皮偏厚，過渡帶易結圈等。該公司決定重新選用燃燒器來改變這一狀況。

1 黃磷渣的選用與存在的問題

1.1 黃磷渣的選用

MM公司2500t/d 預分解窯水泥生產線，配置Φ4.0 m×60 m回轉窯和單系列預熱器帶管道式分解爐系統。原采用石灰石、黏土、鐵粉、硅石配料，由于燒成煤耗較高，加之附近有黃磷渣資源，該公司決定選用黃磷渣配制生料。

黃磷渣主要為水淬渣，是在1400～1600 ℃ 的高溫下形成融熔狀態，再經過水淬冷而得到的產物。黃磷渣呈灰白色，玻璃光澤，具有多孔結構，以非晶質、粒狀渣為主（ 玻璃體含量達到80%～90%），具有潛在的活性，其化學主要成分為CaO、SiO2，含有少量的P2O5、CaF2、R2O、CaO+SiO2含量達到73%～85%（見表1），可以作為生料配料中的鈣、硅質校正料使用[1]。

眾所周知，在生料中摻入適量的磷渣能顯著改善生料的易燒性，加快熟料礦物的形成，C₃S在1250～1350 ℃范圍內大量生成，并降低熟料中的fCaO含量，既能降低熟料燒成熱耗，又實現了工業廢渣的利用。

1.2 存在的問題

該公司熟料煅燒所用燃料系含硫量較高的無煙煤（見表2），揮發分低，著火點高，燃燒速度慢。該公司原窯頭使用單風機配置燃燒器，從表3中可以看出原使用的燃燒器屬于高風量、低風壓、高沖量型燃燒器，火焰易出現黑火頭長、發軟、發飄、火力不集中等現象，影響煤粉燃燒速度和燃盡率。在黃磷渣改善生料易燒性后，這樣的燃燒器更易造成窯皮偏厚偏長、熟料結粒不均齊、燒成帶末端結圈、回轉窯過渡帶結浮窯皮等問題。

表1  黃磷渣的化學成分 %

表2  煤粉的工業分析

2 更換燃燒器

眾所周知“工欲善其事，必先利其器”。為表2 煤粉的工業分析了在不改變煤質的前提下，適應添加黃磷渣以后的生料的煅燒，MM公司決定更換燃燒器。我公司根據海拔高度（約1200 m）、黃磷渣配料的特性、煤質及現場設備配置狀況，將窯頭燃燒器一次風機由原單風機配置技改為雙風機（見表3），燃燒器頭部參數進行針對性設計（見表4），實物對比見圖1。

表3  燃燒器風機配置對比

   表4 原燃燒器與SR4燃燒器頭部結構參數對比

(1)軸流風開孔截面積。按照該窯的實際最高臺時產量、頭煤用量和煤質經驗公式并參考二次風溫，小于1 050 ℃時截面積減少5%～10%，劣質煤和無煙煤軸流風的表壓比煙煤一般高4～5 kPa。針對無煙煤的燃燒特性，軸流風出口面積適當減小，以提高出口風速，增加軸流風卷吸引射高溫二次熱風的能力。軸流風采用若干個圓形小孔的設計，有效動壓高，大推力使整個火焰溫度分布更加均勻，有效地避免了出現過高的火焰溫度峰值溫度。

圖1 新舊燃燒器頭部實物對比

(2)旋流風的截面積。一般按照軸流風截面積的60%～80%設計，以火焰收斂性好、旋流風壓力同時可以達到30～45 kPa為適宜。充分考慮煤質變化，提高燃燒器對煤質變化的適應性，旋流風出口面積設計了較寬的調節幅度。

(3)旋流器角度。我們秉承“一煤一設計， 一窯一修正”的燃燒器設計理念，旋流器角度根據煤質情況以及窯的旋轉方向從而確定角度和旋向， 煙煤比無煙煤和劣質煤角度稍小。針對MM公司使 用的含硫量較高的無煙煤，揮發分低，燃燒速度慢，旋流角度設計為42°，旋流角度大對煤粉的攪拌打散能力強，促使更多的高溫二次溫進入煤粉流內部，彌補了無煙煤燃燒速度慢的缺陷。

(4)中心風。窯內火焰溫度較高，煤粉的焦渣特性差，中心風孔板的結焦可能性大，可以適當加大中心風的截面積。

(5)一次風比率。煙煤一次風比率（含煤風）按照12%～15%，無煙煤和劣質煤8%～12%。

(6)燃燒器火焰推力。燃燒器火焰推力大， 風煤混合好，煤粉燃燒速度快、燃燼率高火焰推力8～12 N/MW比較適宜（含煤風）[2]。

3 應用效果

新燃燒器投運半年多以來， 窯系統運行穩定，游離鈣合格率提高，熟料強度提高2 MPa，噸熟料標煤耗下降1 kg（見表5）；熟料結?；揪?/span>齊致密，無嚴重分級現象；二次風溫提高約50 ℃； 主窯皮長度適宜（見圖2），沒有出現結副厚窯皮現象，無結圈問題。

表5  燃燒器更換后熟料質量對比

   圖2 SR4燃燒器使用現場窯皮情況

4 結束語

MM公司原窯頭使用單風機配置燃燒器，屬于高風量、低風壓、高沖量型燃燒器，火焰易出現黑火頭長、發軟、發飄、火力不集中等現象，無法適應生料易燒性改善和含硫量較高的無煙煤的實際情況。我公司據此將燃燒器一次風機由原單風機配置技改為雙風機，并對燃燒器頭部參數進行針對性設計。實踐證明， 燃燒器的設計必須堅持“一煤一設計，一窯一修正”理念，根據企業的設備工藝配置、煤粉質量以及原料等實際情況做針對性的燃燒器設計，才能達到預期效果。

參考文獻：[1]林波.磷渣配料生產優質水泥熟料形成機理研究[D].武漢:  武漢理工大學,2004.

 [2]靳威,榮紅敏,蔡長明,等. 淺談燃燒器頭部的改造[J].新世紀水泥導報, 2019(6):54-57.（收稿日期：2020-07-5）