摘 要：燃烧器是水泥回转窑烧成系统的核心热工设备，其精准定位和风道风压调整是辅助优化窑内煅烧的主要方法。本文提出了燃烧器在高度方向(y轴)、水平方向(x轴)及前后方向(相对于窑口)精准定位的要求，介绍了窑口测量定位与打点定位方法及其实施步骤，分析了燃烧器根据窑的运行需要调整定位的注意事项。针对四风道燃烧器风机配置模式，分析了各风道风压的主要作用和调整注意事项，为燃烧器发挥理想燃烧效果提供了操作优化思路。

关键词：燃烧器定位；火焰调控；风道风压； 热工优化

0 前言

燃烧器是水泥生产烧成系统的核心热工设备其主要作用是将煤粉与空气充分混合并形成稳定火焰，为熟料煅烧提供所需热量。燃烧器定位及其风压调整是辅助优化调控回转窑窑内煅烧工况的重要手段，本文系统阐述了燃烧器在使用过程中的主要定位方法和风压调整注意事项，以辅助回转窑高效、稳定运行，供业内同行参考。

01 燃烧器的定位

1.1 燃烧器定位的关键要素

燃烧器定位是指将燃烧器喷嘴精确调整至回转窑窑口的特定位置，使其燃烧形成的高温火焰能够保障熟料烧成的品质，同时使回转窑能够形成厚薄均匀、长度适宜的致密窑皮，避免对窑内耐火砖造成烧蚀损害。燃烧器定位的三个关键要素分别是高度方向值(y轴)水平方向值(x轴)及前后方向值，均为燃烧器喷嘴与回转窑窑口的相对位置。通常所说的燃烧器定位是指确定其高度方向值(y轴)和水平方向值(x轴)。

1.1.1 高度方向值(y轴)

燃烧器高度方向值是指燃烧器喷嘴中心在回转窑窑口垂直截面的相对位置(沿y轴方向)，其决定了燃烧器喷射火焰在未受到来自冷机二次风扰动时的自由淹没射流趋势与长度，燃烧器高度方向值偏高或偏低设置均会对燃烧器火焰长度产生影响。

1.1.1.1 高度方向值偏高设置

若燃烧器高度方向值偏高设置，则燃烧器射流趋势及打点位置会偏向窑内远端，导致火焰燃烧长度偏长。此定位设置适用于煤粉热值较高、原料易烧性良好、熟料立升重及f-CaO含量易控制的窑内工况。但需注意的是，燃烧器高度方向值偏高设置时，回转窑内上、下过渡带的耐火砖易被烧蚀，烧成带后半段窑皮易偏薄且放热反应带温度易偏高。

1.1.1.2 高度方向值偏低设置

若燃烧器高度方向值偏低设置，则燃烧器射流趋势及打点位置会偏向窑内近端，导致火焰燃烧长度偏短。此定位设置适用于煤粉热值较低、原料易烧性较差，熟料立升重及f-CaO含量难以控制的窑内工况。

1.1.2 水平方向值(x轴)

燃烧器水平方向值是指燃烧器喷嘴中心在回转窑窑口水平截面的左右相对位置(沿x轴方向)，若燃烧器水平方向值设置偏向物料层(即偏料)时燃烧器火焰高温点更接近物料层，可增强物料煅烧效果；若燃烧器水平方向值设置偏向窑内空间方向(即偏空)时，煤粉燃烧更加充分，可减少“黄心料”的产生。

1.1.3 前后方向值

燃烧器前后方向值是指燃烧器喷嘴端面与回转窑窑口端面的相对前后位置，通常以冷态窑口端面为基准。燃烧器伸入窑口内部时，煤粉燃烧受到来自篦冷机的二次风扰动较小，窑头头档轮带前后的筒体温度更易控制，但燃烧器头部喷嘴易积料，需频繁清理。若燃烧器退出热态窑口以外煅烧，则煤粉燃烧受来自篦冷机的二次风扰动较大且二次风温较高，有利于提升燃烧器燃烧效率。但此状态下，回转窑窑口处耐火砖承受的温度也较高；若遇窑内工况较差时，篦冷机固定床产生“堆雪人”的几率会较大。

1.2 燃烧器定位的常见方法

1.2.1 窑口测量定位方法

燃烧器窑口测量定位主要采用水平尺、直尺杆、卷尺、吊坠等工具，在常规工况及窑内新砌耐火砖工况下，燃烧器定位具体测量步骤如下。

1.2.1.1 常规工况下燃烧器定位步骤

(1)高度方向值(y轴)：首先将燃烧器推至与冷态窑口齐平或窑内第一环耐火砖处，根据窑筒体设计参数及耐火砖砌筑厚度计算窑筒体有效内径及半径：再用直尺杆分别顶至窑内顶部及底部的浇注料或耐火砖表面，测量回转窑内上下两端到燃烧器油枪孔中心的垂直距离，最后计算两个测量值的差值并除以2，所得结果即是燃烧器中心点相对窑中心点在高度方向(y轴)偏高或偏低的数值。

(2)水平方向值(x轴)：同理，测量窑内左右两端分别到燃烧器油枪孔中心的水平距离，并计算两个测量值的差值并除以2，所得结果即为燃烧器水平方向(x轴)偏料或偏空的数值。为保证测量计算数据的准确性，可将回转窑转动45°，再次测量校准。某公司燃烧器窑口定位现场照片见图1。

图1 某公司燃烧器窑口定位现场照片

1.2.1.2 窑内新砌耐火砖工况下燃烧器定位步骤

若窑内耐火砖为新砌耐火砖，可采用以下方法定位燃烧器水平方向中心位置(x轴)：准备1.8m长直尺杆、1m 长水平尺、吊坠、记号笔，从窑口端面底部向窑内分别量取1m、2m、3m三个位置点，在每个位置点将水平尺放在直尺杆上，借助水平尺和吊坠吊出三个窑筒体横截面的中心下垂点；通过三点一线的方法延长至窑口，该延长线在窑口的交点位置即为窑的水平中心线参考点，调整燃烧器油枪孔的中心对正，即燃烧器水平方向(x轴)的中心点。

1.2.2 打点定位方法

打点定位方法按燃烧器设计原理主要分为两种，一种是将燃烧器定位至与窑中心线同轴平行的位置，燃烧器打点在窑尾斜坡上；另一种是将燃烧器呈水平安装，打点至与窑中心线水平相交的位置，两种打点定位方法的煅烧目标相同。下面以窑中心线水平相交打点方法为例，介绍燃烧器打点定位具体操作步骤。

1.2.2.1 打点确定燃烧器吊桩点位置高度

(1)确定燃烧器水平安装。抽出燃烧器油枪，将注水的透明水平软管一端置于燃烧器尾部油枪孔中心，另一端置于燃烧器头部油枪中心，调整燃烧器尾部上下丝杠，使注水软管液面保持水平，以此确定燃烧器为水平安装。

(2)定位燃烧器吊桩点位置高度。以窑径5.2m、斜度 4%、耐火砖砌筑厚220mm 回转窑燃烧器为例，首先，计算确定燃烧器水平打点理论正常位置为窑内59.55m处；其次，将激光笔从燃烧器尾部油枪孔中心位置向窑内投射激光，观察光斑最远落点距离，若距离≤59.55m，说明安装燃烧器小车的吊桩位置正确；若距离＞59.55m，则需适当减少原吊桩处垫片，使燃烧器打点距离符合≤59.55m的要求。某公司燃烧器打点定位现场照片见图2。此打点步骤是燃烧器新安装后首次定位的关键操作，可防止因燃烧器吊桩位置过高，造成窑头头档轮带附近筒体温度较高，出现“红窑”事故。

图2 某公司燃烧器打点定位现场照片

1.2.2.2 打点确定燃烧器高度方向(y轴)和水平方向(x轴)位置

调整燃烧器尾部上下丝杠，使激光笔光斑精准落至窑内59.55m处并标记，以此定位点作为燃烧器垂直距离(y轴)的中心点，同时，观察光斑落点是否在窑内最低处，即窑内水平截面(x轴)中心位置处；是否存在水平偏料或偏空现象，可调整左右丝杆进行纠偏。

上述打点定位方法既可单独使用，也可组合使用相互验证，使燃烧器使用初期即定位精准。此外，在后期停窑大修后，需对燃烧器进行打点复核检查定位偏差情况。

1.3 燃烧器使用过程中的定位调整

每条水泥生产线回转窑煅烧的煤粉特性、生料成分不同，熟料结粒情况与窑皮厚度也不同，因此燃烧器在使用过程中，不存在固定的最优定位模式，而是应根据窑的实际运行需要进行调整确定；此外，燃烧器的定位调整仅为优化窑内煅烧工况的辅助方式，不宜频繁调整，否则易引起窑皮脱落，影响窑内稳定煅烧。燃烧器辅助优化窑内煅烧工况的常见定位调整方式如下：

(1)当回转窑系统通风正常、熟料未出现还原气氛(如黄心料)，但窑内煅烧温度不足时，在采用减少物料、降低窑速、增加窑头喂煤量等措施的基础上，可将燃烧器水平方向定位(x轴)向料层方向调整靠近，以辅助加强窑内煅烧。

(2)当窑内烧成温度正常，但熟料已出现黄心料异常工况时，首先排查窑内通风是否顺畅或窑头喂煤量是否偏大；排除以上因素后，可将燃烧器在垂直方向(y轴)或水平方向(x轴)定位向偏空方向调整，以促进煤粉充分燃烧。

(3)当窑内烧成温度正常，但出现窑头头档轮带前筒体温度或烧成带后半段筒体温度偏高等异常工况时，首先应复核燃烧器垂直方向(y轴)定位是否偏高；若无异常，可将燃烧器水平方向(x轴)定位向窑内料层方向调整靠近，从而降低烧成带筒体表面温度。

02 燃烧器风道风压的调整和火焰集中度调节

2.1 燃烧器技术的发展历程

燃烧器技术的发展经历了从单通道到四通道的发展阶段。单通道燃烧器仅有一个通道，煤粉通过双管螺旋铰刀送至燃烧器，由燃烧器尾部离心风机吹送至窑内燃烧，此结构风煤混合效果差，易造成煤粉燃烧效率偏低。三通道燃烧器设置有外风通道、煤风通道、带旋流风翅的内风通道三个独立通道，相对提高了煤粉的扩散效率。四通道燃烧器设置有四个通道，在三通道燃烧器的基础上，增加了拢焰罩和中心风通道。四通道燃烧器通过调整外风通道出风口上的拢焰罩长度，可影响火焰峰值区域位置；通入中心风可稳定火焰形状，调节中心风通道开度可影响火焰的总长度。

2.2 燃烧器风压作用和调整方法

风机配置不同，燃烧器燃烧的模式也不同。四通道燃烧器主要有低风压高风量、高风压低风量，高风压高风量三种燃烧模式。四通道燃烧器各通道用风风压作用和调整方法归纳如下。

2.2.1 外风

燃烧器外风主要用于聚拢火焰，改变火焰长度，燃烧器火焰的长度受射流动量大小影响(动量ρ=mv，即风量与风速的乘积)。由动量公式可知在燃烧器出口截面不变的情况下，外风道出口风速越高(也即风压越高)，燃烧器火焰长度越长，但燃烧器火焰长度并非随外风风压无限增加，外风风压的临界值约为40kPa。当外风风压＜40kPa时，随着外风风压的增大，燃烧器火焰增长；当外风风压＞40kPa时，随着外风风压的增大，高风速带来的火焰卷吸燃烧效果增强，燃烧器火焰不再伸长。对于低风压高风量燃烧器而言，风压最大＜40kPa，外风主要作用为聚拢、拉长火焰。此外，外风出口形状(环状、方孔、圆柱状)的空间穿透效果不同外风使用效果也存在差别。

2.2.2 内风

燃烧器内风主要用于扩散火焰，快速打散煤粉，加速煤粉浓度稀释，不受燃烧器内风通道旋流风翅数量影响。一般情况下，煤粉挥发分含量越低，风翅旋流角度应设置越大。当风翅旋流角度确定后，可通过调整内风通道风压及风量来调节火焰扩散程度，增强煤粉打散效果。但需注意的是，内风风压不宜调整过大，否则高温火焰的灼烧会造成窑皮表面坑洼不平。

2.2.3 煤风

燃烧器煤风主要用于气力输送煤粉，兼具风煤混合作用；从结构上看是一个完整的单通道燃烧器。燃烧器煤风固气比直接影响煤粉气流的着火温度和燃烧效率，煤风输送时需兼顾风速写煤风固气比，适宜的输送速度有利于煤粉顺利喷出燃烧器。

2.2.4 中心风

燃烧器中心风主要用于调整火焰中心区域的负压。燃烧器通入适量的中心风，有助于稳定火焰形状。但中心风风压若设置偏大或偏小，均会使火焰高温区域拉长，导致窑内烧成带温度下降，不利于回转窑熟料煅烧。

2.3 燃烧器火焰集中度调节

2.3.1 燃烧器理想燃烧状况

以一台规格为4.8m×72m的回转窑为例，若其窑皮长度稳定在22m，可推断燃烧器火焰燃烧长度约为 22m，但不代表22m燃烧区间内的熟料烧成温度为均匀的1450°理想温度(熟料烧成温度与生料成分、投料量有关)，而仅能判断烧成高温区温度为1 450°。受煤质、窑径等因素影响，回转窑烧成高温区长度可以为3～4m或2～3m，在筒体扫描温度曲线上表现在5.5～8.5m或8～12m区间。操作人员最重要的工作就是通过调节窑况和燃烧器的燃烧状态，使回转窑高温区温度长期保持稳定。当回转窑高温区温度稳定且略偏高时，若遇煤粉热值或生料投料量波动，窑况仍可保持稳定状态；当回转窑高温区温度偏低时，若遇煤粉热值或生料投料量波动，窑况会随之敏感波动，稳定性较差。某公司回转窑筒体温度扫描图片见图3。

图3 某公司回转窑筒体温度扫描图片

2.3.2 燃烧器火焰集中度调节

尽管回转窑二次风风量对燃烧器火焰形状存在一定影响，但调控燃烧器火焰形状的主要方法仍是调整各风道风压。每条水泥生产线的煤粉特性不同，燃烧器旋流数也不同，但均遵循“火焰越集中，煅烧能力越强”的原则。判断燃烧器火焰是否集中，可从以下几个方面评估：(1)外风与内风的风量配比是否接近6：4；(2)外风通道压力是否比内风通道压力高约10kPa；(3)从窑头罩点火观察孔观察火焰张开的扇形角度是否＜25°；(4)从回转窑筒体扫描温度曲线能否看出窑头头档轮带后方的高温区。若符合其中两点，可判断燃烧器火焰形状良好，有利于熟料煅烧。值得注意的是，燃烧器各通道的风压值应以现场风压表数据为准，而非各通道阀门开度。

03 结语

燃烧器定位调整和风压调整是优化窑内煅烧的主要辅助手段，当回转窑煅烧工况异常时，在精准调配风、煤、料配比及其他生产要素的基础上，调节燃烧器的定位和风压，可充分发挥燃烧器的技术优势，辅助回转窑保持高效、稳定、低耗运行。

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作者：程少举

单位：郑州奥通热力工程有限公司

来源：水泥技术2025年第5期