项目3任务5煤粉燃烧器的应用

1任务5煤粉燃烧器的应用2煤粉燃烧器的应用知识目标了解燃烧器的基本知识和发展历程，熟悉多风道燃烧器的性能及结构，能力目标掌握多风道燃烧器的使用及调节控制等。固体燃料煤的燃烧设备——煤粉燃烧器

一、燃烧器的发展

燃烧器是回转窑燃料燃烧的重要设备，早期的燃烧管，其结构非常简单，是一根很长的前端有一小段较小直径通常被称为喷嘴的圆管。使用过程中不断改进完善，尽管取得了一定的效果，但煤粉与一次风仍然在喷煤管内混合，因此没有重大的技术突破。单风道燃烧器的几种形式

(a)一次变径单风道；(b)端部带旋流叶片的一次变径；(c)中部带旋流叶片的一次变径；(d)二次变径单风道；(e)中部加粗并带旋流叶片的多变径单风道燃烧器缺点：

一次风量大,一般占总燃烧空气的20％。烧成温度不易提高。容易发生结圈、结皮、结块或结蛋等工艺事故。火焰形状不易控制。煤粉的品质要求高。N0x有害气体产生多。多风道燃烧器在20世纪70年代国际上出现了双风道燃烧器，比单风道的性能有较大改善。80年代相继出现了三风道、四风道、五风道等多风道复合式燃烧器，以适应燃料和窑况变化的需要。我国冀东、宁国、江西、耀县等水泥厂相继引进开发使用三风道煤粉燃烧器。双阳、琉璃河、宁国二线、东亚等水泥厂引进了旋流式四风道煤粉燃烧器。多通道燃烧器研制开发的主要目的

降低一次风用量，增加对高温二次风的利用，提高系统热效率；增加煤粉与燃烧空气的混合，提高燃烧速率；增强燃烧器推力，加强对二次风的卷吸，提高火焰温度；增加对各通道风量、风速的调节手段，使火焰形状和温度场容易按需要灵活控制；有利于低挥发分、低活性燃料的利用；提高窑系统生产效率，实现优质、高产、低耗和减少NOx生成量的目标。二、回转窑对煤粉燃烧器的要求

（1）对燃料具有较强的适应性，尤其是在燃烧无烟煤或劣质煤时，能保证在较低空气过剩系数下完全燃烧，CO和NOx排放量最低；（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）外风采用环形间断喷射，保证热态不变形，射流均匀稳定，形成良好的火焰形状，最好采用多个小喷嘴喷射；（4）采用拢焰罩技术，避免产生峰值温度，降低有害气体NOx的排放，使窑内温度分布合理，提高预烧能力；（5）采用火焰稳定器，受喂煤量、煤质和窑情变化波动的影响小，火焰更加稳定；（6）结构简单，调节灵敏、方便，适应不同窑情的变化，满足不同煤质燃烧和形成不同火焰的要求。三、三风道燃烧器三风道喷煤管三风道喷煤管三风道喷煤管三风道喷煤管燃油点火装置在内风道之中，点火装置的油枪放置在中心；外风通过调节风板的螺栓进行调节，内风的调节是无级的，能够连续调节。外风出口的环形间隙改为8～18个均匀分布的小圆孔，风速最高可达440m／s，压力为0.1MPa，所以也称为“高压煤粉燃烧器”。钻孔的小喷嘴易磨损，改为用螺纹联接的小喷嘴；煤粉易磨蚀，故在煤风冲刷处的管面上均喷涂了陶瓷耐磨层，大大延长了使用寿命。一次风用量低，一般为6％～8％

1.三风道燃烧器的结构特点2、三风道燃烧器的工作原理

喷煤管最外层为外风，外风采用离散喷嘴，形成多个小股喷射流喷出，高速的直流风具有很强的穿透性和卷吸二次风的能力，形成许多涡旋，加速煤粉燃烧，大大强化了固定碳的燃尽。第二层为煤风，煤粉采用高压输送，煤风从环形喷嘴喷出，煤粉浓度高，流速较低，且风量较小，着火所需求的热量就比较少，所以有良好的着火性能。第三层为内风，采用高速旋流风，螺旋叶片产生旋转射流，出口速度与外风接近，强度大、混合强烈、传热迅速，并在喷嘴前形成一个回流区，有利于稳定火焰，同时也为火焰中心提供氧气以强化煤粉燃烧。煤和送煤风采用高浓度低速喷射，通常在保证不发生回火的条件下接近输送粉料的速度20～40m／s。内外净风出口速度可高达75～210m／s。内、外流风把煤风夹在中间，利用其速度差、方向差和压力差与一次风充分混合，在火焰中心形成低压或负压区，使其产生一个回流，形成一个包含在射流中心内部的回流区，从而形成比较理想的可燃混合气体，进行燃烧。典型代表是德国洪堡公司研发出的PYRO-Jet三风道燃烧器。四、四风道燃烧器

共同之处是：最外层是轴流（轴向）风，煤风处在第二道或第三道，其余各有千秋。

四风道燃烧器与三风道燃烧器区别四风道燃烧器多加了一股中心风和拢焰罩。中心风一般占一次风量1.0％左右，它的作用主要是为了抵消射流中心负压的回流，防止煤粉回流堵塞喷燃管头部的喷出孔隙，避免回火烧坏喷燃管头部，以延长使用寿命。其次从中心供一部分氧气，使煤粉更易燃烧。

1、四通道煤粉燃烧器结构

管路:共分5条，分别为轴流风道、旋流风道、煤风道、中心风道和燃油管。

喷嘴:由特殊材料加工，各管道的出口面积可调，从而调节喷出的速度，是保证火焰形状及寿命的关键部件之一。

金属波纹补偿器:是联接各管路密封和调节火焰形状的主要部件。

蝶阀:用于调节风量。

压力表:间接显示燃烧器内风口喷出速度。

保护层:即耐火浇注层，用户自行浇注。

四通道煤粉燃烧器结构示意

1）中心油枪中心油枪主要用于冷窑点火升温，一般采用轻质柴油。燃油在高压泵的作用下，油压较高，到达油枪后能够很好的雾化，因此该油枪点火非常方便，不滴油，发热能力强。为了保证进入油枪的油压，采用了回流式控制方法调节油量，因而油量调节非常方便，且不影响雾化质量，保证了油枪的性能。

2）中心风通道常规三通道燃烧器不带有中心风通道，在实际使用过程中，常会发生煤管头部堵塞、火焰不稳定、燃烧器头部易烧坏、NOx含量高等缺陷。四风道燃烧器中心风的作用(1)防止煤粉回流堵塞燃烧器喷出口。(2)冷却燃烧器端部，保护喷头。(3)使火焰更加稳定。(4)减少N0x有害气体的生成。

3）旋流风通道旋流风通道的头部设置有旋流器，旋流风在旋流器的作用下，产生旋流效应，煤粉在出燃烧器后迅速散开，降低了煤粉浓度，提高了煤粉与空气的接触时间和接触面积，从而使煤粉能够快速燃烧，提高了煤粉燃烧效率。如果旋流风太弱，煤粉散不开，中心煤粉浓度太高，火焰较长，且有不完全燃烧现象，火焰不集中，煅烧温度不够。如果旋流风太强，煤粉太散，火焰粗壮、发散，容易造成火焰扫窑皮、煤粉被物料裹填、窑头易结圈。因此旋流风必须有适当的要求。

4）煤粉通道煤粉通道在旋流风通道和中心风通道之间。这样设计的目的是使煤粉在旋流风作用下能够迅速分散，有利于煤粉快速着火。同时为了保证煤粉不至于太散，在煤粉通道外侧设有直流风通道，这样可以有效调节火焰长短和火焰温度。

5）直流风通道直流风通道设置在最外侧，外风通过外圈多个小圆形喷嘴，高速喷出多个射流，在射流作用下，喷嘴口形成的局部负压区，周围的高温气体被卷吸并通过两束射流之间的缝隙与煤粉混合，使煤粉快速升温而燃烧。因此直流风的引射能力是影响燃烧器性能主要因素，通过高速引射作用，可以减少一次风的用量，提高高温二次风的用量，从而降低烧成热耗。外风速度越高，要求的一次风机压力越高，动力消耗越大。因此需要合理设计一次风速度。

6）稳焰罩在外直流风喷出后，射流气体逐渐变粗，容易造成火焰过早发散，同时熟料粉尘等物体容易通过缝隙而堵塞喷嘴，另外高温二次风直接接触燃烧器，容易造成燃烧器损坏，为了避免上述问题，我公司的燃烧器在直流风外侧设有稳焰罩。拢焰罩的作用加强气流混合、促进煤粉分散、保证煤粉的充分燃烧是十分有利的。在拢焰罩存在的情况下，火焰长度明显增加，高温带变长，避免了局部高温，有利于保护窑皮。强化煤粉燃烧过程。由于拢焰罩的使用，在提高窑内平均温度的同时又明显地降低了窑内的最高温度。这样不仅有利于熟料的煅烧，而且有效地避免了窑内可能出现的局部高温，使温度分布更加均匀，从而很好地起到了加强煅烧和保护窑皮的双重作用。增加拢焰罩之后，煤粉燃尽率提高至98.12％。拢焰罩长度存在一个最佳值，100mm是最佳的。

7）燃烧器移动小车燃烧器在窑头的位置可以由移动小车前后调整，同时也可以将燃烧器推出窑头罩，使用非常方便。

8）燃烧器上下左右调节装置通过调节装置，可将燃烧器在左右和上下方向上进行调节。

9）煤粉入口处耐磨板为了防止煤粉磨穿燃烧器，我公司燃烧器在煤粉入口处设置了耐磨板，有效地防止了煤粉的磨损，延长了燃烧器的寿命。10)火焰稳定器2.四风道煤粉燃烧器的工作原理其工作原理与三通道喷煤管并没有大的区别，其主要特点在于以下几点：1）在保证三通道燃烧器各项优良性能的同时，进一步将一次风量降低到4%～7%；一次风速进一步提高到300m／s以上，以增加燃烧器端部的推力，卷吸二次风能力增强。2）各风道之间采取较大的风速差。引起火焰气体回流，而且轴向风速非常高，强化了燃料与空气混合，提前了燃料的着火燃烧。Rotaflam四风道燃烧器3.应用举例1）Rotaflam燃烧器结构特点①油或气枪中心套管配有火焰稳定器，可使火焰根部形成一个回流区，以确保火焰燃烧的稳定。②采用拢焰罩，可避免气流迅速扩张，产生"碗状效应"，使火焰形状更加合理，避免窑头高温，延长窑口护铁的使用寿命。③外净风由环形间隙喷射改为间断的小孔喷射，二次风能从相隔小孔的缝隙中进入火焰根部