固体燃料煤的燃烧设备

固体燃料煤的燃烧设备【学习目标】1、了解煤燃烧技术的主要内容；2、了解燃烧器的发展过程；3、掌握回转窑对煤粉燃烧器的要求及设计基本原则4、熟悉各型窑用燃烧器的结构与性能。一、概述工业上固体煤的燃烧方法层状燃烧法：直接燃烧未经加工的块煤煤粉燃烧法：将煤粉用喷然法燃烧沸腾燃烧法：将地质、劣质的碎煤进行流态化燃烧燃烧效率很高高效，次于煤粉燃烧燃烧效率低，自控能力低，污染大，水泥工业鲜有应用因此，只介绍前两种，重点是喷煤法二、煤粉燃烧技术3.三种风一次风：带携煤粉的这部分空气二次风：到回转窑内的助燃空气三次风：到分解炉内的助燃空气1.煤磨的双重功能：粉磨和烘干，常用立磨或球磨2.煤粉的燃烧方法：喷燃法原理：用小量的空气以较高的动量携带煤粉至需要燃烧的地方高效的着火燃烧以放出热量组织煤粉燃烧的装置？三.煤粉燃烧器煤粉燃烧器，水泥行业又称喷煤管、煤粉烧嘴、煤粉喷嘴，分为窑用和炉用两种四、回转窑用喷煤管首先是用具有一定动量的空气（一次风）携带一定量的煤粉喷入窑内实现着火燃烧。其次在大量来自冷却机的预热空气（二次风）助燃下，煤粉实现完全燃烧。形成具有一定长度、形状和“刚度”的稳定火焰。从煤粉喷入窑内后到实现着火燃烧为止，所经历的一段轨迹被称为：黑火头。有个明亮的火焰，属于有焰燃烧辉焰燃烧，特殊的无焰燃烧不难理解，所用煤的挥发分越多、灰分越少，煤粉就越易燃烧，黑头也就越短燃烧器的端部一定要有高温保护措施，窑防止因局部高温会是熟料温度过高、熟料发粘而在燃烧器前方堆积的问题窑回转对煤粉燃烧器的要求1对燃料具有较强的适应性，尤其是在燃烧无煤烟或劣质煤时，能保证完全燃烧。2火焰形状能使整个烧成带具有强而均匀的热辐射，有利于熟料结粒、矿物晶相正常发育，防止烧成带扬尘，形成稳定的窑皮，延长耐火砖使用寿命。3.火焰稳定，受喂煤量、煤质和窑情变化波动的影响小。4.调节灵敏、方便，适应不同窑情的变化，满足烧不同煤质和形成不同火焰的要求,同时，一次风的含量要尽可能少5.从环保考虑，必须减少CO和NOx排放量窑用喷煤管传统窑用单通道喷煤管现代窑用多通道喷煤管现代窑用三通道喷煤管现代窑用双通道喷煤管现代窑用四通道喷煤管新式窑用燃烧器可燃废弃物喷射枪固体燃料脉冲烧嘴固、气、液燃料掍混烧嘴单通道燃烧器。只有一个风煤通道，为提高风速，保证刚度，通常增加倾斜1~6度拔哨，平行管和凤翅单通道喷煤管的不足及改进办法1.火焰形状固定，纵向位置调整只能通过移动喷煤管完成2.一次风量占总风量的20﹪~30﹪，风速仅有40~70m/s，个别可达到90m/s

，火焰调节范围窄，灵活性小，对不同煤质适应性差3。风、煤混合不均匀导致燃烧效率不高，且火焰刚度不足4.调节灵敏、方便，适应不同窑情的变化，无减少CO和NOx的措施2：三三通通道道燃燃烧烧器器原理理：：利利用用直直流流、、旋旋流流组组成成的的射射流流方方式式来来强强化化煤煤粉粉燃燃烧烧过过程程，，其其特特点点是是将将喷喷出出的的空空气气分分为为多多股股（（即即内内风风、、外外风风和和煤煤风风）），，利利用用他他们们不不同同的的风风速速和和方方向向，，从从而而形形成成多多个个通通道道。。内风风通通道道的的出出口口端端装装有有旋旋流流叶叶片片，，所所以以又又称称为为内内旋旋流流风风。。外风风通通道道为为直直流流的的环环状状通通道道以以保保持持直直流流风风与与高高风风速速从从而而保保证证火火焰焰有有一一定定的的长长度度、、形形状状、、刚刚度度。。外外风风又又称称作作外外轴轴流流风风中间间通通道道为为输输送送煤煤粉粉的的通通道道，，称称为为煤煤风风此外外三三通通道道喷喷煤煤管管还还设设有有一一个个调调节节器器和和一一个个燃燃油油点点火火点点三股股风风在在出出口口处处汇汇合合形形成成了了同同轴轴旋旋转转的的复复杂杂射射流流。。操操作作时时通通过过改改变变内内、、外外风风速速和和风风量量的的比比例例（（旋旋转转调调节节器器手手柄柄）），，可可以以灵灵活活调调节节火火焰焰形形状状和和燃燃烧烧强强度度，，以以满满足足窑窑内内煅煅烧烧熟熟料料温温度度分分布布的的要要求求。。典型型三三通通道道煤煤粉粉燃燃烧烧器器（一一））：：三三通通道道煤煤粉粉燃燃烧烧器器《法国国皮皮拉拉德德公公司司》这种种喷喷煤煤管管的的内内、、外外两两个个通通道道为为净净风风道道，，分分别别为为：：内内风风通通道道和和外外风风通通道道内风风通通道道出出口口端端装装有有旋旋转转叶叶片片，，内内净净风风：：内内旋旋流流风风（（有有助助于于风风、、煤煤混混合合））。。外外净净风风通通道道为为直直流流的的环环状状通通道道以以保保持持直直流流风风与与高高风风速速，，保保证证火火焰焰具具有有一一定定的的长长度度、、形形状状和和““刚刚度度””。。内、、外外风风之之间间的的通通道道为为输输送送煤煤粉粉的的通通道道：：煤煤风风通通道道各通通道道出出口口处处一一般般设设有有““钝钝体体””，，““钝钝体体””起起到到了了火火焰焰稳稳定定器器的的作作用用，，具具体体来来说说，，就就是是钝钝体体能能加加强强高高温温烟烟气气的的回流流，保保持持煤煤粉粉着着火火燃燃烧烧所所需需的的高高温温。。此外外，，三三通通道道喷喷煤煤管管还还设设有有一一个个调调节节器器和和一一个个燃燃油油点点火火器器。。此窑窑用用三三通通道道喷喷煤煤管管一一次次风风比比例例为为12%~14%，一一次次风风的的风风速速为为120m/s（二二））：：Pyro-Jet喷煤煤管管《德国国洪洪堡堡公公司司》PYRO-Jet喷嘴嘴不不像像一一般般三三通通道道喷喷嘴嘴那那样样从从环环形形缝缝隙隙喷喷出出，，而而是是沿沿喷喷嘴嘴外外圆圆排排成成环环状状的的8~18个独独立立喷喷嘴嘴喷喷出出，，提提高高了了喷喷射射速速度度或或者者在在保保持持一一定定喷喷出出速速度度的的情情况况下下减减少少外外净净风风量量，，从从而而减减少少不不能能预预热热的的一一次次风风量量该喷喷煤煤管管各各风风道道之之间间还还采采取取了了较较大大的的风风速速差差。。一次次风风的的比比例例为为6%~8%。该喷喷煤煤管管也也适适合合于于低低活活性性、、低低质质燃燃料料，，包包括括挥挥发发份份含含量量较较低低的的贫贫煤煤、、无无烟烟煤煤、、焦焦炭炭、、质质量量较较差差的的褐褐煤煤以以及及石石油油焦焦等等。。采用用该该喷喷煤煤管管的的回回转转窑窑内内其其烧烧成成带带窑窑皮皮均均齐齐，，窑窑龄龄延延长长，，操操作作稳稳定定，，熟熟料料的的质质量量和和产产量量都都有有提提高高。。另另外外，，较较低低的的一一次次风风量量是是火火焰焰高高温温区区含含氧氧量量降降低低其其高高速速直直流流风风能能迅迅速速均均匀匀的的分分散散煤煤粉粉与与热热气气流流，，这这即即可可缩缩小小喷喷煤煤管管出出口口附附近近的的超超高高温温区区域域，，又又能能缩缩短短煤煤粉粉和和热热气气流流在在火火焰焰高高温温区区的的停停留留时时间间，，从从而而降降低低NOx生成量量。PYRO-JET窑用三三通道道喷煤煤管进进行了了多次次的结结构改改进新型PYRO-JET窑用三三通道道喷煤煤管的的特点点有三三点：：第一：：它的的气流流特性性和燃燃料特特性以以及各各部分分结构构都经经过了了更为为科学学的研研究和和优化化。第二：：它的的中心心处有有可燃燃废弃弃物的的燃烧烧管。。第三：：它的的最外外面是是冷却却管，，所喷喷出的的冷空空气能能够有有效的的保护护喷煤煤管，，提高高其可可靠性性与延延长寿寿命，，也能能保护护窑皮皮和耐耐火衬衬料。。（三））：Rwirlax型煤粉粉燃烧烧器Rwirlax是将swirlax轴流风风与煤煤风间间的一一段环环形分分隔壁壁去掉掉形成成一个个混合合室四通道道煤粉粉燃烧烧器（1）工作作原理理如图1所示，，煤粉粉由气气流携携带从从煤风风管按按一定定的扩扩散角角度向向外喷喷出，，由外外邻的的旋流流风传传给相相当高高的动动量和和动量量矩，，以高高速度度螺旋旋前进进，并并继续续径向向扩散散，与与高速速射出出的轴轴流风风束相相遇。。轴流流风束束的插插入，，进一一步增增强了了煤风风的混混合(包括周周围的的二次次风)，并可可调节节火焰焰的发发散程程度、、长短短和粗粗细。。中心心风的的作用用是促促使中中心部部分的的少量量煤粉粉及CO的燃烧烧更为为充分分，并并起稳稳流的的作用用。由由于这这种燃燃烧机机理和和旋流流风、、轴流流风具具有的的高速速度，，燃烧烧是非非常迅迅速和和完全全的。。图1四通道道煤粉粉燃烧烧器火焰中中各种种气流流及煤煤粉流流动示示意图图（2）结构构原理理该四通通道燃烧器器的结结构组成如如图2所示。。图2四通道道煤粉粉燃烧烧器结构示示意管路:共分5条，分分别为为轴流流风道道、旋旋流风风道、、煤风风道、、中心心风道道和燃燃油管管。喷喷嘴嘴:由特殊殊材料料加工工，各各管道道的出出口面面积可可调，，从而而调节节喷出出的速速度，，是保保证火火焰形形状及及寿命命的关关键部部件之之一。。金金属波波纹补补偿器器:是联接接各管管路密密封和和调节节火焰焰形状状的主主要部部件。。蝶蝶阀:用于调调节风风量。。压压力表表:间接显显示燃燃烧器器内风风口喷喷出速速度。。保保护层层:即耐火火浇注注层，，用户户自行行浇注注。燃燃烧烧器的的调节节方法法:轴流风风、旋旋流风风和中中心风风的入入口上上都装装有蝶蝶阀，，可单单独地地调节节各风风量和和比例例。旋旋动调调节螺螺母，，可把把各管管向内内压入入或向向外拉拉出，，调节节各喷喷出口口面积积大小小从而而调节节喷出出的速速度。。（3）特点点第一：：与三三通道道喷煤煤管相相比，，增加加了中中心风风通道道。中心风风的作作用：：能防防止因因煤粉粉回流流和窑窑灰沉沉积堵堵塞喷喷煤管管管口口、能能使窑窑内火火焰更更稳定定、能能延长长喷煤煤管使使用寿寿命、、能降降低NOx生成量量、能能保护护窑皮皮和延延长耐耐火衬衬料寿寿命、、能减减少相相关工工艺事事故、、能辅辅助调调节火火焰形形状、、能改改善熟熟料质质量。。第二：：在保保证各各项优优良性性能的的同时时，将将一次次风量量降到到4%~7%。第三：：各风风道之之间采采取很很大的的风速速差，，以充充分发发挥高高温气气流的的“卷卷吸““效应应、““回流流”效效应来来确保保着火火所需需的高高温条条件。。1--外净风风通道道2--旋流风风通道道3--风煤通通道4--中心冷冷风通通道5--燃油点点火装装置1、Rotaflam燃烧器器Rotaflam窑用煤煤粉燃燃烧器器的特特点：：第一：：点火火用的的燃油油烧嘴嘴或燃燃气烧烧嘴的的中心心套管管上有有钝体体，可可在火火焰根根部形形成回回流区区来确确保火火焰稳稳定；；第二：：旋流流风在在直流流风与与煤风风之间间，以以延缓缓煤粉粉与空空气混混合，，使火火焰根根部前前几米米处的的形状状良好好，这这可降降低火火焰峰峰值温温度来来保护护窑皮皮和防防止结结圈，，也降降低了了NOx生成量量;第三：：外套套管向向外延延伸到到超过过燃烧烧器喷喷口，，以避避免空空气过过早扩扩散，，这样样由于于“碗碗状效效应””，使使火焰焰的形形状更更佳；；第四：：直流流风通通过沿沿环形形分散散的小小圆孔孔喷出出，它它与外外伸套套管相相结合合可使使火焰焰集中中有力力，同同时使使CO2含量高高的烟烟气向向火焰焰根部部回流流来降降低O2含量从从而降降低NOx生成量量；第五：：调整整各个个通道道间的的相对对位置置，改改变各各自的的出口口截面面积，，可调调整火火焰形形状。。而用用以调调整内内、外外风量量的阀阀门，，只在在开窑窑点火火初期期使用用，正正常生生产时时全部部开启启以减减少阀阀门压压损；；第六：：一次次风量量降为为6%。2、Duoflex燃烧器器丹麦F.LSmidth公司在在总结结过去去采用用三通通道喷喷煤管管Swirlex型和Centrax型燃烧烧器经经验的的基础础上，，于1996年推出出了新新型的的第三三代水水泥窑窑用喷喷煤管管——双调节节伸缩缩式Duoflex燃烧器器。F．L_史密斯斯(FLS)Duoflex燃烧器器结构如如图：：主要由由外管管与内内管组组成。。外管管里面面含有有内筒筒，内内筒上上侧有有两个个调整整螺栓栓，下下侧有有两条条轨道道，内内筒头头部设设有一一圈切切向螺螺旋叶叶片。。燃烧烧器的的内管管设有有4个通道道，由由外到到内分分别是是内风风通道道、煤煤风通通道、、中心心风通通道、、及燃燃油通通道。。在外外管与与内管管之间间也组组成一一个通通道，，即外外风通通道DUOFLEX燃烧烧器以以两个个同中中心且且紧密密环围围着的的环状状煤通通道的的环型型缝隙隙来输输送一一次风风。这这两个个外部部管道道形成成了一一个非非常严严格的的结构构保证证燃烧烧的稳稳定。。新增增的中中心管管不仅仅有利利于调调节火火焰中中心压压力而而且可可以输输送第第二种种燃料料工艺特点：：（1）减减少少了一次风风风量。（2）可可简简易调节旋旋流强度。。（3）空空气气喷嘴面积积可以进行行合理的调调节，保证证燃烧的稳稳定。（4）燃燃烧烧器中心可可喷射第二二种燃料，，两种不同同燃料间的的转换十分分方便。（5）低低的的NOX生生成量保证证了环保的的要求此外，DUOFLEX燃烧烧器除可以以用煤粉或或者焦碳﹑﹑油﹑天然然气或其中中任何燃料料的混合物物来烧制生生料外，还还可以用合合适的特殊殊管道（中中心管道））来输送第第二种燃料料例如：塑塑料垃圾﹑﹑木削﹑泥泥煤等奥地利尤尼滋滋姆水泥公司司M.A.S要用燃烧器德国洪堡公司司KHDPyro—Jet喷射燃燃烧器武汉理工大学学EPIC窑用四通道煤煤粉燃烧器泰国SIAM公司合肥水泥研究究院HP型窑用四通道道煤粉燃烧器器其它国产燃烧烧器衡量燃烧器性性能优劣的重重要指标是一一次风用量。。旋流式煤粉粉燃烧器是利利用直流风与与旋流风形成成组合射流及及中心风形成成的平衡流的的方式来强化化煤粉燃烧，，由于燃烧器器的结构特殊殊，煤粉被送送入燃烧区域域内，通过涡涡流、回流等等方式和喷射射效能，使煤煤粉与燃烧空空气充分混合合，迅速点燃燃并充分燃烧烧。当前性能能优良的四风风道煤粉燃烧烧器一次风用用量可降到5～7％，甚至3～4％，既可以烧烧优质烟煤，，也可以烧劣劣质煤、低挥挥发份煤、无无烟煤、石油油焦、煤页岩岩、废轮胎和和生活垃圾等等。甚至烧两两种以上燃料料的五风道，，燃烧器将向向着最优化及及CO和NOx排放量最低的的方向发展。。在一定范围内内降低一次风风所用比例，，从而增加二二次风的利用用，提高了燃燃烧速度和系系统热效率。。国内外的理理论分析和生生产统计均表表明:一次风每降低低1%，熟料单位热热耗便可降低低(2～3)×4.18kj/kg熟料.同时，我们知知道中心风约约占一次风量量的2%～4%,采用小孔形式式喷出多股低低速射流风,能稳定火焰,保护喷嘴头部部,减少NOx有害气体;最近研究