分解炉用喷煤管研究进展

分解炉用喷煤管研究进展
摘要：分解炉用喷煤管对分解炉的燃烧状况有巨大影响，最终影响水泥产量。

现在的分解炉用喷煤管的使用还处在比较粗犷的阶段，能够保证分解炉内温度稳
定的喷煤管有巨大的前景。

本文主要介绍了国内一些研究进展情况。

关键词：分解炉用喷煤管；分解炉温度均匀分布；可调节流场喷煤管
对新型干法水泥厂生产线而言，约60%的燃料是在分解炉中燃烧的，分解炉的燃烧情况
对水泥正常生产有着决定性的影响。

分解炉喷煤管是影响分解炉燃烧状况的主要因素，一直
是研究的重点。

一、分解炉喷煤管使用情况现状
煤粉在分解炉内的燃烧状态，普遍观点是无焰燃烧，因此与回转窑燃烧器比，很多人认
为可调整的空间有限，甚至很多生产线的分解炉燃烧器就是一根钢管，即使采用双通道、三
通道燃烧器，在很多情况使用也不尽人意，甚至出现了将单通道燃烧器替换三通道燃烧器后
分解炉燃烧状态变好的情况[1]。

很多水泥工艺人员认为分解炉内的烟气是湍流状态，煤粉只
要进入分解炉，就会迅速与烟气混合。

对分解炉燃烧器的使用，不少生产线停留在燃烧器与
分料管过远容易发生局部高温和结皮[1]、燃烧器与分料管过近煤粉燃烧速度慢容易塌料[2]。

与此同时，由于目前水泥生产线分解炉的结构和炉容、分解炉用燃烧器型号数量位置及其他
设备基本相同的生产线，分解炉燃烧性能、熟料产量热耗等指标却存在较大差别，笔者认为
很重要的原因就是分解炉喷煤管不能有效的将煤粉快速分布在分解炉中，煤粉燃烧状态不同，乃至分解炉内温度分布不均匀所致。

二、分解炉喷煤管的重要性
我公司通过对分解炉的数值模拟和设计调试等多方面研究发现，煤粉在分解炉内的分散
状态对分解炉温度分布的影响要远大于分解炉的结构和炉容。

通过2500t/d熟料生产线与5000t/d熟料生产线的对比可知，不论5000t/d熟料生产线的分解炉形式如何调整，单位分解
炉容积的熟料产量和单位分解炉容积热负荷均低于2500t/d。

分解炉炉内虽然处在湍流状态，但是分解炉燃烧区域的长径比仅在6-10之间，因此在分解炉内部，烟气内部的混合非常不均匀，这在分解炉出口的气体浓度可以体现。

柯盛强[3]曾经在某水泥生产线对分解炉出口同平
面4个对称垂直出口的气体成分进行测试，发现每个测点的气体成分均不同，同时同一个测
点的气体成分变化幅度也较大，充分说明分解炉内煤粉与烟气的混合非常不均匀，燃烧状态
波动大，笔者的现场测试也有类似的结果。

表1 某水泥生产线对分解炉出口同平面4个对称垂直出口的气体成分[3]
如果分解炉的炉容足够那么煤粉与烟气的混合必然达到最佳，但是受到投资成本限制不
能无限扩大炉容。

此外，多种分解炉的炉型如SLC、DD、TSD等炉型也没法把5000t/d熟料
生产线的单位容积产量和热负荷降低到2500t/d的水平。

因此，能够使分解炉内温度均布从
而保证分解炉燃烧达到最优状态、煤耗较低的分解炉用燃烧器，是水泥工业迫切的需求。

三、分解炉喷煤管研究进展
从分解炉诞生以来，相继产生了溜槽式煤粉燃烧器、直喷式煤粉燃烧器、内或外旋流式
煤粉燃烧器，两通道煤粉燃烧器、三通道煤粉燃烧器等类型的燃烧器。

而分解炉喷煤管的提
升主要有改变煤风分布与将煤粉尽量输送至分解炉湍流核心两个思路。

郭红军等[4，5，6] 为了更好的保证分解炉内的温度均匀性，发明一种可调节流场的分
解炉喷煤管，在不改变送煤风量的前提下改变煤风的喷出速度，通过静风调节气流旋转分散，通过调节喷煤管角度强化与烟气、三次风的混合，调节煤粉的喷出距离，调节气流场的位置，调节整个喷煤管气流的扩散角。

由于实现了分解炉内部温度的均布，降低了各处的温度差，
从而使燃烧效率和热交换效率匹配，提高了分解炉整体的单位容积产量和热负荷。

陈昌华[7]
发明了一种带导流扩散叶片的分解炉煤粉燃烧器，其作用机理是通过直流叶片与旋流叶片引
导煤风在分解炉内均匀分布，同时降低燃烧器阻力，减少设备磨损。

余庆起[8]在分解炉燃烧
器轴线上设置导风锥和导流叶片，通过导风锥将煤风均匀打散进入分解炉中，实现煤粉的均
匀分布。

王海铭[9]在单通道分解炉燃烧器轴线上设置可移动的导风锥，通过导风锥的移动来
调节煤风流动的阻力和流量，实现煤风状态调节，从而满足分解炉燃烧工况的变化。

万新发[10，11]将喷煤管与其法兰设计成球铰链连接以及喷煤管两节式结构，实现喷煤
管插入分解炉深度的可调节和喷煤管喷射角度的可调节，使煤粉可以直接进入对燃烧最有利
的中心位置。

姜晓娟[12]将喷煤管设计成一根弯管插入到分解炉下部主体缩口位置，煤粉直
接在最高温度区就开始燃烧。

其他形式的创新还有孙晋国[13]将窑尾燃烧器的喷嘴改为鸭嘴装，变煤风形状为散面喷出，使得风速合理，煤粉喷出后迅速与烟气混合，快速燃烧，并附
带降低氮氧化物的效果。

四、总结
分解炉用喷煤管目前使用问题较多，但是对水泥生产和产量影响巨大。

很多研究者提出
不同的思路对分解炉用喷煤管进行研究，其中笔者认为可调节流场的分解炉喷煤管是一种比
较有前途的方式。

参考文献：
[1]常剑廷，分解炉喷煤管改造［Ｊ］，中国水泥，2008，2：78
[2]刘文兵，SLC 分解炉喷煤嘴位置的技术改造［Ｊ］，水泥，2006，6：62-63
[3]柯盛强，数值模拟研究不同喷煤位置对NST分解炉NOx形成的影响［D］，西南科技
大学，2018
[4]郭红军，浅谈喷煤管的结构性能和操作使用技术［Ｊ］，新世纪水泥导报，2016，6：53-62
[5]郭佳，一种可变流场分解炉燃烧器，2011，CN202284791U
[6]郭红军，复合流场分解炉燃烧器，2014，CN203687028U
[7]陈昌华，一种带导流扩散叶片的分解炉煤粉燃烧器，2018，CN209147074U
[8]余庆起，一种水泥窑尾分解炉低氧无焰燃烧脱氮煤粉燃烧器，2018CN207438576U
[9]王海铭，一种分解炉用单通道燃烧器，2017，CN206695120U
[10]万新发，万向可调式干法水泥窑预分解炉燃烧器喷嘴，2011，CN201964399U
[11]万新发，长度可调式干法水泥窑预分解炉燃烧器喷嘴，2011，CN201925919U
[12]姜晓娟，一种专用窑尾燃烧器，2020，CN209909894U
[13]孙晋国，一种水泥窑窑尾用低氮燃烧器，2017，CN207610202U。