立磨，亦叫立式磨粉機，立磨機和立式磨機。立磨是目前世界上先進的物料研磨設備，產量大，能耗低。可加工多種原料，是一種集破碎、干燥、粉磨、分級輸送于一體磨粉機設備，立磨制粉生產線目前采用通熱火技術，熱火爐是立磨的一個重要不可或缺的設備。

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建立了礦渣微粉生產線. 作為鋼鐵廠高爐的礦渣. 由過去的粗放經營改為深加工. 提高產品的附加值. 各地鋼廠早幾年已實施這一工程. 對于引進的國外立磨, 承擔這一主要任務. 而如何配置并設計熱風爐系統, 達到烘干爐料的目的. 對于我國廣大的工程技術人員, 應結合我國國情與燃料資源狀況. 并充分了解引進國外立磨的機械特性與工藝要求.對 熱風爐的燃料而言我國煤炭資源較天然氣與高爐煤氣, 焦爐煤氣與重油, 柴油等要豐富得多. 因此, 我國熱風爐燃料應定位于燃煤為主. 但也存在少量企業(yè)燃燒高爐煤氣的熱風爐

我公司是以工業(yè)爐研制, 設計, 技術服務一體化的專業(yè)公司. 為此專門開發(fā)了一種高效節(jié)能型擴散式噴煤燃燒爐 (熱風爐) 新工藝生產線, 來配合礦渣微粉生產線.                
1.     立磨對熱風爐的工藝要求:                  
1.1 可靠性:
　　立磨對熱風爐的溫度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(jié)溫度, 直至穩(wěn)定正常運行.
　　高效節(jié)能型擴散式噴煤燃燒爐. (熱風爐)是一種可調比例非常高的高溫型工業(yè)爐. 爐溫可以從800℃～1500℃任意調節(jié). 該新工藝生產線配置了對原煤的計量, 能對熱風爐的煤耗徹底精算. 同要求原煤的計量與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. 即爐溫過高. 原煤自動下降, 爐溫過低, 原煤自動上升. 目的是始終保持熱風爐對立磨的溫度工藝要求, 而平穩(wěn)可靠運行.
　　立磨對熱風爐的承受的爐膛負壓要求也很嚴格. 各國的立磨機械性能不同而對熱風爐承受的負壓也不盡相同. 而一般國外公司產的立磨對熱風爐所能承受的負壓幾乎要求達到300pa以上. 這對于不論是燃氣, 燃油, 還是燃煤的熱風爐都是一個巨大的考驗. 特別是為燃煤的熱風爐. 由于負壓過大, 懸浮在空氣中的煤粉燃燒效果必定很差. 煤粉氣流速度過快, 沖刷爐墻與大量的煤粉跑到熱風管內燃燒. 必然會有大量不完全燃燒現象產生和爐膛結焦, 以至于熱風管結焦.
　　 為此, 擴散式噴煤燃燒爐(熱風爐). 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(jié)風門. 如立磨要求負壓過大. 我們可打開調節(jié)風門, 使氣流短路. 而不會造成燃燒爐形成過大的負壓. 而不影響燃燒爐的煤粉燃燒. 如圖1:      

      
　　實踐證明: 每當新建立磨調試期. 如一旦因中控操作不當, 立磨產生巨大的抽風力時. 熱風爐產生很大負壓時, 只要迅速打開這些調風門, 熱風爐的負壓很快減少. 以適應立磨生產與調節(jié). 因此, 在新建立磨與熱風爐聯動調試時, 這種調試是一種漸進式的調試. 不能說通過一二次調節(jié)就完成了. 只有中控人員徹底熟悉了立磨與熱風爐的特性后, 準確地找出各機臺的平衡點, 通過一段時間的磨合期才能使立磨投入正常的運行
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:      

　　第一.如圖所示. 溫度反應時間要快. 特別是在立磨與熱風爐聯動生產時, 從立磨預熱來看. 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小時. 有的廠家立磨預熱僅半小時. 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之外. 有點很重要的是與使用熱風爐有關. 目前從全國來講, 在礦渣微粉生產線中, 只配置二種爐型. 即一種為煤粉爐 (由我公司生產制作), 一種為沸騰爐. 實踐證明: 煤粉爐由于自動化工程度高, 實現無人置守. 明顯比沸騰爐要好. 溫度反應速度要快的多.
　　由中控發(fā)出指令給熱風爐升溫或降溫, 至立磨入口溫度變化不到5秒.由于沸騰爐有置后現象, 反映到立磨入口的溫度, 需要較長的時間.
　　第二.  對立磨特性要求負壓來看. 也要求熱風爐隨著立磨的要求而隨時具備負壓應變能力. 特別是在立磨與熱風爐聯動調試期來講顯得特別重要.        
　　熱風爐啟動性要快. 高效節(jié)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. 對于我公司設計的工藝生產線之
　　第一.  中是由兩條機組組成. 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. 而對于沸騰爐來說, 就困難得多, 啟動時間也長得多.        
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. 必須實現全部自動化控制. 即PLC自控系統. 熱風爐自控柜只需要二根雙絞線即可將熱風爐所有參數通過計算機送入中控系統(DCS系統). 由中控完全掌握熱風爐的運行工況. 實現熱風爐車間無人置守與由中控巡視人員現代化工業(yè)操作制度.
1.     熱風爐的環(huán)保性能:
2.1  N0x控制原理

　　整條生產線由兩項國家專利組成. 即: <<雙旋流煤粉燃燒器>>和<<高效節(jié)能型擴散式噴煤燃燒爐>>. 其中<<雙旋流煤粉燃燒器>>是根據美國能源部的煤粉燃燒器的基本原理. 結合我國國情和材質要求而發(fā)明的一種新型煤粉燃燒器. 因此, 該產品具有良好的空氣動力流場. 確保一定的煤風比例. 使煤流, 空氣流達到均勻混合. <<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, C02高溫回流技術等. 實現在爐內還原區(qū)產生大量的可燃氣體. 如:CO,CH4等. 后進入爐內的第二階段氧化區(qū). 在爐內氧化區(qū)突然配入大量的新鮮空氣與可燃氣體結合產生大量放熱反應. 從而杜絕大量的N0x物產生. 因此該爐也是種非氮化物燃燒的環(huán)保型工業(yè)爐.      
2.2   SO2 , SO3的控制      
　　 由于在原煤之中有在大量的硫鐵礦. 硫的有機化合物與其化學成分組成的混合物. 作為用戶首先把關, 進廠原煤必須選用低硫煤即S<1%以下, 方可進廠. 如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(huán)保裝置.
2.3   CO的控制措施:
　　在熱風爐內的氧化段通過進入的新鮮空氣達到完全燃燒, 但是防止殘余的CO漏出, 在我們要求的主熱風管上第一個配風閥門常開時, 可調進大量的新鮮空氣. 使CO進一步氧化成CO2進入系統. 從而控制CO的生成量. 從目前已建的生產線環(huán)保測廢氣中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:
　　熱風爐整個工藝生產線為負壓操作. 熱風爐排渣為人工或機械排渣兩種形式. 爐渣可回收再利用. 從而達到綜合利用的目的. 廢氣粉末排放由系統之中的布袋除塵器考慮設置, 從目前運行的微粉生產線之中, 全部可達到對外排放70mg/M3以下的國家環(huán)保標準, 從而實現花園式工廠.
1.     熱風爐工藝生產線設計要點:
3.1  工藝流程:
　　目前國內已在礦渣微粉生產線之中使用的擴散式噴煤燃燒爐煤粉爐工藝生產線有兩種形式: 含有煤粉制備系統和不含有煤粉制備系統. 如下圖:    

含有煤粉制備系統工藝流程圖

　　在整個工藝生產線之中, 不論那種形式, 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的降低. 如何解決上述兩個問題, 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. 其一, 煤粉的細度與計量. 其二, 煤粉燃燒器. 其三, 燃燒爐的設計與環(huán)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.    
3.2  空氣分級燃燒與熱氣流 (co, co2) 再循環(huán)燃燒:
　　我們利用了德國F.Totzek發(fā)明的K-T爐的工作原理. 將燃燒用的空氣分階段送入. 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. 即控制空氣過剩系數.將燃燒爐分成兩部分. 即前一部分是在還原氣氛下, 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). 即可產生一定量的CH4 (甲烷).    
C+2H2              
CH4+20870千卡; CO+3H2            
CH4+H20+49250千卡. 其中產生熱風的工業(yè)爐是由于燃燒室與混合室組成. 產生甲烷氣體主要是后一個反應進行. 當含有大量可燃氣體, 運動到混合室時, 我們有意識補充大量的空氣. 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的燃燒. 固此有如下反應即:
C+O2 ＝CO;
CO↑+O2＝CO2↑    
CH4+O2＝CO↑+H20.
　　為了防止有少量C或CO 未燃盡, 我們又通過回風管在從混合室取回部分未燃盡氣體. 進入煤磨達到烘干煤磨中的原煤. 以攜帶這部分的水蒸氣進入一次風到煤粉燃燒器, 進入燃燒室. 進行循環(huán)燃燒. 這部分既是我們常說的熱氣流再循環(huán)利用. 以減少不完全燃燒的損失. 提高工業(yè)爐的熱工效率.    
3.3   CO2循環(huán)燃燒:    
　　在上述結果可以得出: 從混合室出來的大量高溫空氣(約95% CO2) 進入一次風攜帶煤粉送入爐膛. 這就是02/CO2和煤粉的再循環(huán)燃燒. 實驗證明: 在O2/CO2的環(huán)境下, NOx的生成量由于供入空氣量大大減少, 而產生的NOx大大減少.    
　　上世紀70年代以來, 世界上許多國家對煤的低NOx燃燒進行了研究取得了可喜成果. 我國也采取了多種方法. 如徐旭常院士開發(fā)的船形煤粉燃燒器. 通過分級燃燒, 不僅減低NOx排放, 對火焰的穩(wěn)定也有很好的效果.    
3.4    雙旋流煤粉燃燒器:    
　　作為工業(yè)爐燃料燃燒器也是非常重要的熱工設備. 據我國燃燒資源和基本工業(yè)狀態(tài). 燃煤燃燒器難度. 與國外相比差距較大. 我們研究重點是用煤粉爐之中煤粉燃燒器. 我們依據美國能源部第二燃燒研究室研究的成果, 結合國內的實際國情研究出系列型雙旋流煤粉燃燒器, 來配合擴散式噴煤燃燒爐. 該煤粉燃燒器共二大類16個品種. 采用配套各種型號的煤粉爐. 該產品已獲得中國最優(yōu)良的專利產品. 如下圖:  

該燃燒器是空氣流與煤粉流兩股氣流同向組成旋轉氣流前進. 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(jié). 調節(jié)參數可參考下表.  

　　　 在燃燒器出口, 在這2種旋轉氣流的作用下. 產生空間的負壓區(qū), 使燃燒火焰形成一種旋轉火焰. 其火焰內部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(qū). 組成煤粉二次燃燒, 使煤粉顆粒徹底燃盡. 由于該燃燒器出口在旋轉火焰前進的過程之中, 產生大量的回流火焰. 使得燃燒火焰粗而短. 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. 因而產生的熱風風溫較均勻. 燃燒風溫可在700℃～1500℃任意調節(jié), 能滿足各類需求的工業(yè)爐料的烘干與煅燒.
1.       結束語:
　　在全國礦渣微粉工藝生產線之中. 實踐證明: 在應用上述煤粉燃燒新技術與熱風爐設計原則后, 這些生產線應用效果均非常良好. 煤粉燃燒效率均可達到98%以上. 爐渣含碳量均在2%以下. 環(huán)保全部指標均已達標. 另外, 熱風爐與立磨之間的距離. 熱風管的管徑 與熱風管上各處閥門的配置, 以及熱風管的余熱利用等等. 均應在設計之中考慮的問題. 這里不再詳述.

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