回转窑燃烧器.doc

6煤粉制备技术及燃烧器 6.1煤粉燃烧器的发展 回转窑煤粉燃烧器已由单风道发展到三风道、四风道和烧两种以上燃料的五风道。风道越多，性能越好，但结构越复杂，质量越大，造价越高，使用时容易弯曲变形。从煤风与空气混台的效果看，燃烧器可分为旋流式和分割式，分割式四风道燃烧器通道分为外轴流风、煤风、内轴流风、内旋流风，其中外轴流风是轴向喷射的，风道为连续成形，由于分割式燃烧器将煤风分割成四股喷射，煤粉喷出后在圆周方向不均匀，在形成火焰完整性方面与旋流式有一定差距，而且增加了煤风通道的磨损。 衡量燃烧器性能优劣的重要指标是一次风用量。旋流式煤粉燃烧器是利用直流风与旋流风形成组合射流及中心风形成的平衡流的方式来强化煤粉燃烧，由于燃烧器的结构特殊，煤粉被送入燃烧区域内，通过涡流、回流等方式和喷射效能，使煤粉与燃烧空气充分混合、迅速点燃并充分燃烧。当前性能优良的四风道煤粉燃烧器一次风用量可降到5%～7%，甚至3％～4%，既可以烧优质烟煤，也可以烧劣质煤、低挥发分煤、无烟煤、石油焦、煤页岩、废轮胎和生活垃圾等。 6.1.1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，满足烧不同煤质和形成不同火焰的要求。 6.1.2 窑内煤粉点燃的模式 窑内煤粉的点燃(着火)，随煤质的差异及其加热速率的不同，有三种模式。 1 均相点燃。当其挥发分含量较多，加热速率不很快时，因挥发物首先析出而着火，随之固定碳开始燃烧。 2 非均相点燃。当其挥发分较少，加热速率很快时，挥发分还来不及析出，其中的固定碳已经达到了燃点温度而首先着火。 3 联合点燃。当挥发分和固定碳同时点燃时，则称为联合点燃。采用烟煤为燃料的水泥窑，多属均相点燃；无烟煤则应考虑到非均相点燃的情况。 6.1.3一次风温度 因一次风温度较低(室温)，其用量越少则煤粉空气混合体达到燃点温度所需的热量越少，越容易着火燃烧。一次风用量少，意味着煤粉燃烧时所用的二次风多。经验表明每减少1.0％一次风量将节省熟料热耗4.8kJ／kg。 6.1.4燃烧器推动力 煤粉与二次风的混合速度和质量，以及其本身的燃烧速率均随着燃烧器推动力M值的增大而提高，M值是一次风的质量流量m与其喷出速度v值的乘积，即 M(N)=m(kg/s)×V(m/s) 相对燃烧推动力，即一次风百分数与其风速之乘积。增加一次风量显然是不可取的，所以提高一次风速是增强燃烧推动力的主要手段，但V值太大，阻力骤增，风机电耗上升，在一定的燃烧条件范围内，V值有一最佳范围。 6.1.5强化窑内煤粉燃烧过程的主要技术措施 1 使煤与风，尤其是二次风迅速充分混合。 2 有效地卷吸高温烟气回流。 3 加大燃烧器的推动力。 控制与调节窑内火焰形状和力度 调节一次风的旋流强度来控制与调节窑内火焰形状和力度，即旋流数S值(角动量与线动量之比)。影响S值的因素主要有轴流风量、风速，旋流风量、风速，以及两者之比，操作过程中一般都可以分别予以调节。旋流叶片倾角α及其阻塞系数对S值有相当大的影响，因结构上的限制，α和值通常在操作中是不能调节的，只是在燃烧器设计时予以优化选定。奥地利的Unitherm-Cemcon公司推出一种MAS型燃烧器的α口角可调。 水泥回转窑内煤粉的燃烧属受限射流火焰，在二次空气供给量一定时，按一次射流动量通量大小可分两种情况。 1 当一次射流动量通量不大时，二次空气足够引射，即射流在扩展到窑壁前，引射量不受影响。 2 当一次射流动量通量大到一定值时，二次空气不能满足引射量的要求，在射流量到窑壁之前的某个位置，二次空气被引射完毕，过剩的射流动量随即开始引射下游区域的燃烧烟气，形成外部回流区。 外回流的产生一方面使下游炽热燃烧烟气的回流增加了上游火焰化学活性基团和温度浓度，从而增加煤粉后期燃烧速度；另一方面冲淡了可燃混合物中氧含量和挤占燃烧空间，这会引起燃烧速度降低，增加了火焰长度，所以外回流的大小有一最佳范围。 适度的外回流对煤粉与空气混合过程有促进作用没有外回流，则表明并非所有的二次空气都被带入一次射流火焰中。值得指出的另一个重要方面是，适度的外回