摘要：以高效節能型擴散式噴煤燃燒爐為主要裝置構成的熱風爐系統可靠性高，反應速度快，采用自動化控制，完全滿足現代化礦渣微粉生產線的技術要求，在設計中采用了空氣分級燃燒與熱氣流再循環燃燒技術，低NO_x循環燃燒技術和雙旋流煤粉燃燒器，環保指標符合國家環保標準的要求。   

關鍵詞：熱風爐性能、立磨、環保  

礦渣微粉作為生產水泥重要的混合材之一， 目前已在全國以及世界各地逐步推廣。鋼鐵廠為了提高產品的附加值，建立礦渣微粉生產線，采用立磨來承擔粉磨任務，熱風爐來提供預熱立磨和烘干物料用風。本文就熱風爐系統的設計與配置作簡要介紹。

1立磨對熱風爐的工藝要求

1.1 可靠性

立磨對熱風爐出口風溫可調性要求非常高，它要求熱風爐對立磨預熱，并隨產量的變化而不斷地調節溫度，直至穩定正常運行。 

高效節能型擴散式噴煤燃燒爐(圖1)是一種可調高溫型工業熱風爐。爐溫可以從800～1 500℃任意調節。該爐配置了對原煤的計量設備，能對熱風爐的煤耗徹底精算，同爐溫形成圈流自控系統，按設定生產工藝溫度曲線組織生產。當爐溫過高，原煤自動下降；爐溫過低，原煤自動上升。目的是始終滿足立磨對溫度的工藝要求，使系統平穩可靠運行。    

擴散式噴煤燃燒爐根據立磨自身特性和工藝要求，設計成雙機組工藝生產線與特殊的爐膛結構，即前一部分為燃燒室，后一部分為混合室。在混合室我們設計了調節風門，如立磨要求負壓過大，操作者  可打開調節風門，使氣流短路，而不會造成燃燒爐形成過大的負壓影響燃燒爐的煤粉燃燒。  

實踐證明：在新建礦渣微粉生產線的調試期，若  因中控操作不當，立磨產生巨大的抽風力時，熱風爐會產生很大負壓，只要迅速打開這些調風門，熱風爐的負壓很快降低，以適應立磨生產與調節。值得一提的是，新建立磨與熱風爐的聯動調試是一種漸進式的調試，不是一二次調節就能完成。只有中控人員熟悉了立磨與熱風爐的特性后，立磨才能投入正常的運行。

1．2反應速度  

熱風爐應變反應速度要求特別快。主要體現在如下幾個方面：  

(1)溫度反應時間要快。在立磨與熱風爐聯動生產時，有些廠家反映立磨預熱時間長短不一，有些廠家立磨預熱長達2 h，有的廠家立磨預熱僅0．5 h。到底多長時間為好，除與當地氣候、水渣的含水量和各廠家的立磨特性不同有關之外，也與熱風爐有關。在我國礦渣微粉生產線中，一般配置煤粉爐或沸騰爐。實踐證明：煤粉爐由于自動化程度高，實現無人值守及溫度反應速度比沸騰爐要優越得多。由中控發出指令給煤粉爐升溫或降溫，至立磨人口溫度發生變化不到5 s，而沸騰爐有滯后現象，立磨入口的溫度發生變化需要較長的時間。  

(2)從立磨對負壓的要求來看，也要求熱風爐具備負壓應變能力，特別是在立磨與熱風爐聯動調試期來講，顯得特別重要。  

(3)風爐啟動要快。高效節能型擴散式噴煤燃燒爐除去新建熱風爐烘爐點火升溫時段之外，正常運行時點火升溫只需要十幾分鐘，這是因為該爐由2條機組組成，可根據立磨研磨的物料不同、物料含水量不同而任意迅速啟動任意一個機組。

1．3熱風爐自動化控制系統

立磨要求熱風爐的所有機電設備與熱風爐的溫度、氣氛、壓力、煤的計量等等，必須全部實現自動化控制。熱風爐自控柜只需要2根雙絞線即可將熱風爐所有參數通過計算機送人中控系統(DCS系統)。

2 熱風爐的環保性能

2．1 NOx的控制

整個熱風爐系統由雙旋流煤粉燃燒器和高效節能型擴散式噴煤燃燒爐(均為國家專利)組成。雙旋流煤粉燃燒器是一種新型煤粉燃燒器，具有良好的空氣動力流場，能確保一定的煤風比例，使煤流、空氣流均勻混合。擴散式噴煤燃燒爐是根據煤粉燃燒學原理和應用非氮化物燃燒新技術、空氣分級燃燒技術、CO2高溫回流技術等設計而成。在爐內還原區可產生大量的可燃氣體，如：CO，CH₄等，然后進入爐內的第二階段氧化區(見圖2)。在爐內氧化區突然配人大量的新鮮空氣與可燃氣體產生放熱反應，從而最大限度地抑制了NOx的產生。  

2．2 SO_z、SO₃的控制

SO：、S03來源于原煤，進廠原煤必須選用低硫煤(S<1％)。若條件限制必須使用當地高硫煤，則應在系統之中考慮脫硫環保裝置。

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2．3 CO的控制措施  

主熱風管上第一個配風閥門應常開，可調進大量的新鮮空氣，使CO進一步氧化成C02進入系統，從而控制CO的生成量。檢測結果證明，廢氣中CO的含量遠低于國家標準。

2．4立磨以及熱風爐排放粉塵的控制

在礦渣微粉生產線上，包括熱風爐，全部實現負壓操作，其廢氣排放含塵濃度在70mg/Nm₃以下，符合國家環保標準的要求。

3 設計要點  

目前在國內礦渣微粉生產線之中使用的擴散式噴煤燃燒爐工藝生產線有兩種形式：含有煤粉制備系統(圖3)和不含有煤粉制備系統(圖4)。 

在整個工藝生產線之中，不論哪種形式，其目的都需解決兩大問題：即煤粉燃燒效率的提高與污染物排放物的降低。如何解決這兩個問題，也是我們不斷探索和研究的問題。為此，我們重點從三個方面著手解決：煤粉的細度與計量；煤粉燃燒器；燃燒爐的設計與環保處理。根據上述原則與生產工藝，我們采取如下幾方面新技術。

3．1空氣分級燃燒與熱氣流(CO，C02)再循環燃燒

我們先將理論空氣量的80%從燃燒器送入，使燃料在缺氧的條件下燃燒，產生了大量的H₂與CO。由于高溫與適當的水蒸氣(原煤之中的外來自然水分滲入反應)，同時可產生一定量的CH₄(甲烷)。  

當含有大量可燃氣體的氣流運動到混合室時，我們有意識地補充大量的空氣，熱氣流在此產生劇烈的放熱反應，使未燃盡的碳粒子得到充分地燃燒。為了防止有少量C或CO未燃盡，我們又通過回風管再從混合室取回部分未燃盡氣體，進入煤磨以烘干煤磨中的原煤，并攜帶這部分的水蒸氣進入一次風到煤粉燃燒器，進行循環燃燒。這就是熱氣流再循環利用，減少了不完全燃燒的損失，提高了工業爐的熱工效率。

3．2 低NO_x循環燃燒  

從混合室出來的大量高溫氣流(約95%CO：)進入一次風攜帶煤粉送入爐膛，實現了O₂/CO₂：和煤粉的再循環燃燒。實驗證明：在O₂/CO₂的環境下，NO_x的生成量隨供入空氣量的減少而減少。

3．3雙旋流煤粉燃燒器

工業爐燃料燃燒器是非常重要的熱工設備，我們研究的重點是用于煤粉熱風爐之中的煤粉燃燒器。我們研究出系列雙旋流煤粉燃燒器來配合擴散式噴煤燃燒爐。該煤粉燃燒器共2類16個品種，用于配套各種型號的煤粉爐，見圖5。

該燃燒器的旋轉氣流是由空氣流與煤粉流兩股氣流組成，同向前進，其中空氣可分成直線或旋轉氣流水平前進。空氣量與煤粉量、風速、旋轉角度、配比均可調節，調節參數見表1。

表l一次風、二次風風速(m/s)

　　在這兩種旋轉氣流的作用下，燃燒器出口形成負壓區，使燃燒火焰形成一種旋轉火焰，其火焰內音形成不同的壓力空間。在火焰旋轉燃燒過程中，可使未燃盡的煤粉顆粒重新吸回負壓區，實現煤粉二次燃燒，使煤粉顆粒徹底燃盡。在旋轉火焰前進的過程之中，由于產生了大量的回流火焰，使得燃燒火焰粗而短，燃料燃燒比較完全，火焰爐膛充滿度良好爐膛空間各處溫度基本一致，因而產生的熱風風濕較均勻。

　　4 結束語

　　礦渣微粉生產線的實踐證明：該熱風爐系統的煉粉燃燒效率均可達到98%以上，爐渣含碳量均在2%以下，環保指標全部達標。