廣東某公司現(xiàn)有一條5 000 t/d新型干法水泥熟料生產(chǎn)線，回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為Ø4.8 mx72 m，窯頭煤粉燃燒器為某設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)制造的四通道煤粉燃燒器，窯頭喂煤風(fēng)機(jī)為羅茨風(fēng)機(jī)JAS-250，風(fēng)量85.6 m3/min，風(fēng)壓58.8 kPa，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1350 r/min，配套電機(jī)功率132 kW。原設(shè)計(jì)配套一次風(fēng)機(jī)為羅茨風(fēng)機(jī)ARF-300．風(fēng)量181m3／min．風(fēng)壓29.4 kPa．風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速980r/min，配套電機(jī)功率132 kW。后該公司將原所配一次風(fēng)機(jī)改為羅茨風(fēng)機(jī)R 604，風(fēng)量234 m3/min，風(fēng)壓39.4 kPa，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速980 r/min，配套電機(jī)功率215 kW。
該四通道煤粉燃燒器存在的主要問(wèn)題有：
(1)一次風(fēng)用量太大，風(fēng)量匹配不合理，煤耗高，電耗高；
(2)燃燒器火焰不集中，燃燒速度慢，燃燒溫度低：
(3)窯頭喂煤量多，約占總喂煤量的500/0；
(4)火焰形狀不合理；
(5)燃燒器頭部磨損快，約3個(gè)月就需更換一次：
(6)熟料升重（即質(zhì)量密度）偏低，黃心料偏多。
受該公司委托，中材國(guó)際南京水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)南京院）利用自已開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的NC-15型四通道煤粉燃燒器技術(shù)，對(duì)原四通道煤粉燃燒器迸行技術(shù)改造，使上述系列問(wèn)題得到了很好解決。
2 NC-15型四通道煤粉燃燒器的技術(shù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其應(yīng)用
NC型煤粉燃燒器是南京院借鑒國(guó)內(nèi)外不同行業(yè)先進(jìn)燃燒器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思想，通過(guò)大量冷態(tài)模擬試驗(yàn)研究和計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬計(jì)算，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出的新型煤粉燃燒器。這種燃燒器利用同向協(xié)流大速差原理，并對(duì)煤粉噴出速度和角度進(jìn)行了調(diào)整，在燃燒器中心區(qū)域形成負(fù)壓區(qū)，使得其前端部的氣流交換和混合性能得到大幅度改善，從而能促進(jìn)熱的二次風(fēng)與煤粉的充分混合，使煤粉快速升溫達(dá)到著火溫度，并迅速燃燒和形成穩(wěn)定的燃燒火焰。
NC型煤粉燃燒器從I型發(fā)展到Ⅱ型，從三通道發(fā)展到四通道，已形成了噴煤量從l—16 t/h各種規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)化系列化產(chǎn)品，可滿足不同窯型及不同燃料等的系統(tǒng)需求。
NC-15型四通道煤粉燃燒器具有以下技術(shù)特點(diǎn)：
(1) 一次風(fēng)用量少。設(shè)計(jì)用風(fēng)量（不包括煤風(fēng)）約占理論燃燒空氣量的7%．能降低系統(tǒng)熱耗和煤耗；
(2)煤粉與一、二次風(fēng)的混合充分，燃燒速度快，火焰明亮、黑火頭短且順暢、活潑有力，高溫區(qū)域適中：
(3)火焰形狀合理，操作靈活方便，調(diào)節(jié)范圍大；
(4)對(duì)煤質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)，可燃燒各種劣質(zhì)煤和無(wú)煙煤：
(5)點(diǎn)火方便，升溫速度快；
(6)能提高窯的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量和熟料質(zhì)量；
(7)減少NOx有害氣體的生成量。
NC-15型四通道煤粉燃燒器在結(jié)構(gòu)上具有以下主要特點(diǎn)：
(1)外風(fēng)采用孔式噴出多股射流風(fēng)，具有很強(qiáng)的穿透性和卷吸二次風(fēng)的能力：
(2)內(nèi)風(fēng)采用高速旋流風(fēng)，強(qiáng)度大，混合強(qiáng)烈。特殊設(shè)計(jì)的旋流器能形成—個(gè)合理的回流區(qū)：
(3)中心風(fēng)約占一次風(fēng)量的2%～4%，采用小孔形式噴出多股低速射流風(fēng)，能穩(wěn)定火焰，保護(hù)噴嘴頭部，減少NOx有害氣體；
(4)煤風(fēng)人口等處在材料及耐磨性上進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)和處理，并設(shè)有防磨保護(hù)層，大大延長(zhǎng)了使用壽命；
(5)在燃燒器的外風(fēng)管上設(shè)有防止燃燒器彎曲的筋板。
NC型煤粉燃燒器已經(jīng)在5000 t/d及5000 t/d以上生產(chǎn)線上投入使用的廠家有：銅陵海螺水泥有限公司、寧國(guó)水泥廠、平陰山水水泥有限公司、江蘇聯(lián)合水泥有限公司、浙江長(zhǎng)興水泥股份有限公司、廣東臺(tái)泥（英德）水泥股份有限公司等數(shù)十家，均使用正常并取得了顯著效果。
3改造方案
針對(duì)原四通道煤粉燃燒器存在的上述問(wèn)題，我們進(jìn)行了如下改造：
(1)噩新設(shè)計(jì)1臺(tái)NC-15型四通道煤粉燃燒器，設(shè)計(jì)一次風(fēng)用風(fēng)量（不包括煤風(fēng)）約占理論燃燒空氣量的7%，外風(fēng)噴出速度140～200 m/s．煤風(fēng)噴出速度28～32 m/s，內(nèi)風(fēng)噴出速度120～200 m/s。
(2)因一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量太大，必須改小，需更換風(fēng)機(jī)。為了節(jié)約費(fèi)用，改用原配套羅茨風(fēng)機(jī)ARF-300．并由變頻將風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?80 r/min改為800 r/nun。
(3)現(xiàn)窯頭喂煤風(fēng)機(jī)風(fēng)量偏大，需改小。但考慮到現(xiàn)有煤風(fēng)輸送管道為Ø299 mmx10 mm，煤風(fēng)風(fēng)量偏小會(huì)影響煤粉的輸送，只將煤風(fēng)風(fēng)量作少量調(diào)整。,另為了節(jié)約費(fèi)用，不另外更換風(fēng)機(jī)，只更換電機(jī)和皮帶輪，電機(jī)功率由132 kW改為110 kW，電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由1 350 r/min改為1 250 r/min。電機(jī)也可不改，只更換皮帶輪。
4改造方案的經(jīng)濟(jì)分析
經(jīng)計(jì)算使用NC-15型四通道煤粉燃燒器后，噸熟料實(shí)物煤耗可降低2kg以上，并可提高熟料的產(chǎn)量和質(zhì)量，降低電耗等。
(1)降低煤耗效益。按實(shí)物煤耗降低2kg/t，煤價(jià)450元，t，一年300d，熟料產(chǎn)量以5000 t/d計(jì)算，則年節(jié)煤效益為：
450x0.002x5 000x300=135（萬(wàn)元）
(2)降低屯耗效益。現(xiàn)一次風(fēng)機(jī)電機(jī)功率215 kW，考慮變頻等因素，實(shí)際功率為140 kW，改造后電機(jī)功率132 kW，考慮變頻等因素，實(shí)際功率為90 kW。
現(xiàn)煤風(fēng)風(fēng)機(jī)電機(jī)功率132 kW，實(shí)際功率為105 kW，改造后電機(jī)功率110 kW，實(shí)際功率為96.6 kW。
電價(jià)按0.45元/kWh，一年按300d計(jì)算，則年節(jié)電效益為：
0.45x(140-90+105-96.6)x24x300≈189200元／年=19萬(wàn)元／年
(3)改前燃燒器頭部3個(gè)月更換一次，考慮每套頭部可修復(fù)使用一次，平均每次更換費(fèi)用2萬(wàn)元，NC-15型四通道煤粉燃燒器一般約2年更換一次外風(fēng)管頭部，約2萬(wàn)元，則年節(jié)約維修經(jīng)費(fèi)為：
(2x4x2-2)/2=7萬(wàn)元/年
因此，綜合上述三項(xiàng)，更換NC-15型型四通道煤粉燃燒器后，年可獲效益高達(dá)161萬(wàn)元。即
∑=13s+19+7=161萬(wàn)元
5結(jié)語(yǔ)
以上僅考慮了降低煤耗和電耗及燃燒器頭部更換所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，如果考慮產(chǎn)量的增加，熟料質(zhì)量的提高，燃燒器使用壽命的大大延長(zhǎng)，維修工作量的減少，運(yùn)轉(zhuǎn)率的提高等因素，每年產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益將更加可觀，燃燒器的改造費(fèi)用將在很短時(shí)間就可收回。
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