微油點火技術在100%無煙煤生產(chǎn)線上的應用實踐

1、存在的問題我公司自成立以來，就使用100%無煙煤煅燒水泥熟料，無煙煤的工業(yè)分析見表1。由于無煙煤燃點高、揮發(fā)分低（7%以下）的特點，我公司在每次點火期間點火柴油的消耗量都比較大，每小時平均可達1t。再加之近幾年錯峰停機的次數(shù)較多，點火柴油用量急劇上升，據(jù)統(tǒng)計，2021年我公司單條生產(chǎn)線的年耗油量大約為130t。表1無煙煤工業(yè)分析

2、微油點火技術簡介微油點火升溫技術的原理是：在雙流體噴槍的原理基礎上，利用壓縮空氣再增壓的氣體的高速射流將燃油直接擊碎，霧化成超細油滴進行燃燒，同時用燃燒產(chǎn)生的熱量對燃料進行初期加熱、擴容和后期加熱，在極短的時間內完成油滴的蒸發(fā)氣化，使油槍在正常燃燒過程中直接燃燒氣體燃料，從而大大提高燃燒效率及火焰溫度。氣化燃燒后的火焰剛性極強，其傳播速度極快（超過聲速），火焰呈完全透明狀（根部為藍色，中間及尾部為透明白色），火焰中心溫度高達1?500~2?000℃。微油氣化油槍燃燒形成的高溫火焰，使煤粉顆粒溫度急劇升高、破裂粉碎，并釋放出大量的揮發(fā)分迅速著火燃燒，實現(xiàn)了煤粉的分級燃燒，燃燒能量逐級放大，達到點火并加速煤粉燃燒的目的，大大減少煤粉燃燒所需引燃能量即燃油消耗量。微油點火升溫技術以降低啟動及低負荷穩(wěn)燃油耗為目的，是目前水泥窯點火升溫節(jié)省燃油的一種十分有效的手段，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。據(jù)了解，這項技術在水泥行業(yè)應用范圍較廣，但在無煙煤水泥企業(yè)的應用還未見報道。

3、無煙煤微油點火前期準備工作我公司使用的是皮拉德四風道燃燒器（結構見圖1），之前配備的油槍采用的是大風量高風壓模式，點火期間一次風壓至少在5?000Pa以上才能保證不落油。使用微油點火以后，由于霧化效果明顯改善，因此風量、風壓都必須有所調整，再加上無煙煤揮發(fā)分低的特性，因此在點火參數(shù)上需做以下優(yōu)化：圖1燃燒器的結構示意（1）在回轉窯點火升溫油煤混燃期間需提高柴油的霧化效果，提高柴油與煤粉的接觸面積，利于無煙煤的燃燒。（2）根據(jù)無煙煤著火困難的特點，在回轉窯升溫前期，結合耐火材料特性，盡量提高窯頭溫度，在帶入煤粉時，更利于燃燒。（3）為降低柴油使用量，回轉窯升溫所需熱量需要由煤粉的燃燒來提供，在保證窯頭溫度的同時，盡量早地利用煤油混燒進行窯內升溫。（4）調整一次風機風壓及風量，提高一次風射流速度和一次風用量，使火焰長度縮短，有利于煤油混燒。4、首次無煙煤微油點火試驗結合無煙煤揮發(fā)分低、燃點高的特性，我公司在升溫過程中遵循“慢升溫、不回頭、不中斷、由窯頭向窯尾逐步升溫”的原則，這是為了有效保證煤粉的燃燒，適當提升窯頭二次風溫的溫度，為煤粉燃燒創(chuàng)造良好的條件。點火初期使用燃油時，火焰強勁有力（見圖2），升溫曲線平滑。圖2微油點火火焰待窯頭窯尾溫度均升至150℃左右時，開始準備油煤混燒。初始噴煤量給定0.1t/h，根據(jù)升溫曲線逐漸增加噴煤量，同時增加一次風壓，使一次風和噴煤量匹配合理。微油點火試驗數(shù)據(jù)見表2。表2首次無煙煤微油點火試驗數(shù)據(jù)溫度達到950℃后，開啟高溫風機、篦冷機、窯主電機等設備，溫度達到1?050℃開始進行投料操作。投料后，二次風溫600℃或投料量達到300t/h時，停止噴油。由于無煙煤的揮發(fā)分低，低溫時不易燃燒，火焰較長，所以無煙煤微油點火在水泥窯烘窯升溫過程中，會比較容易出現(xiàn)火焰熄滅的現(xiàn)象。在油煤混燒初期，由于窯內溫度過低，且窯尾預熱器內氣流不穩(wěn)定，會出現(xiàn)爆燃現(xiàn)象，容易造成窯頭火焰熄滅。這時不宜加大煤粉用量，盡量將窯頭二次風溫提高一些，再慢慢地把噴煤量加起來。由于無煙煤不易燃燒，在增加噴煤量的同時要注意二次風溫，最好保持在350℃以上，便于燃燒并且火焰不易熄滅。在窯頭溫度升到350℃，窯尾溫度650℃左右時，技術人員嘗試把油槍油量降到580L/h，由于無煙煤不易燃燒，造成火焰熄滅。后把油槍油量調整到650L/h時，仍然出現(xiàn)火焰熄滅的現(xiàn)象，最后把油槍油量調整到824L/h才將火焰穩(wěn)定下來。分析原因主要還是無煙煤燃點較高，即便窯尾溫度升高到650℃，但在煤粉使用量增多，油量減少的情況下，煤粉燃燒不充分，窯頭二次風溫及壓力波動變大，導致火焰熄滅。因此合理控制好噴煤量、噴油量、二次風溫以及一次風機壓力，使之匹配，是點火升溫的關鍵。另外還需要說明的是，在點火前一定要將窯頭轉子秤送煤管道殘留的煤粉清理干凈，否則在油煤混燒時也容易因瞬時喂煤量過大造成火焰熄滅。本次無煙煤微油點火升溫共計19.05h，累計消耗柴油12t，和另外一條生產(chǎn)線（未使用微油點火技術）點火升溫22.82h，消耗柴油21t相對比，耗油量分別為0.62t/h和0.92t/h，節(jié)油可達32%。

5、第二次無煙煤微油點火試驗結合首次無煙煤試驗情況，我公司于2022年8月5日開展了第二次無煙煤微油點火試驗。此次試驗吸取了第一次試驗的教訓，將煤粉細度控制在了2.0%以下（第一次為3.0%），同時優(yōu)化調整了窯頭轉子秤送煤羅茨風機的壓力，提高了二次風溫，確保無煙煤的燃燒。此次試驗數(shù)據(jù)見表3。表3第二次無煙煤微油點火試驗數(shù)據(jù)第二次無煙煤微油點火在操作參數(shù)上做了優(yōu)化調整，整個升溫過程比較順利，此次無煙煤微油點火升溫時間共計31.53h，累計消耗柴油17t，耗油量為0.54t/h，相比另一條生產(chǎn)線未使用無煙煤微油點火升溫的耗油量0.95t/h，節(jié)油可達43%以上。

6、結束語無煙煤微油點火升溫時，可以適當控制煤粉細度，升溫過程中優(yōu)先把窯頭溫度升起來，然后窯頭和窯尾溫度一起升。特別是窯尾溫度到800℃以上時，由于頭煤用量增加，如果窯頭溫度偏低煤粉燃燒不佳，容易造成火焰熄滅?？紤]到無煙煤的燃點較高，因此適當提高窯頭溫度（400℃左右），煤粉才能燃燒較好，否則會出現(xiàn)爆燃和熄火現(xiàn)象。我公司經(jīng)過兩次無煙煤微油點火升溫調