煤粉燃烧器

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【相关知识】
• 任务煤粉燃烧器
• 1. 1燃烧器发展简介 • 工业上常用的固体燃料煤的燃烧方法有:层燃燃烧法(直接燃烧未经加
工的块煤);煤粉燃烧法(先将原煤烘干同时粉磨成煤粉，然后将煤粉用 喷燃法进行燃烧);沸腾燃烧法(将低质、劣质碎煤用流态化的原理进行 燃烧)。在水泥工业中，应用最多的是燃烧效率很高的煤粉燃烧法;高 效的沸腾燃烧法次之;而传统的层燃燃烧法由于其燃烧效率低，自动 控制水平不高以及对环境污染较大等原因，在水泥工业上鲜有应用。 • 煤粉燃烧方法是喷燃法，它是由少量的空气以一定的动量并携带煤粉 送至煤粉燃烧的地方进行燃烧以放出热量，这部分空气被称为一次空 气或一次风;而从其他地方获得的送至煤粉燃烧处的(热)空气被称为助 燃空气。
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【相关知识】
• 2()世纪70年代以前，回转窑广泛使用单通道煤粉燃烧器，其结构非 常简单，即喷煤管只有一个风煤通道，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。单通道喷煤管是利用一次空气直 接将煤粉喷入窑内，为了提高煤粉气流的喷出速度，使喷出的气流具 有一定的动量，从而保证火焰有足够的刚度，常常在单通道式喷煤管 的出口处增加一节倾角为10~6。的拔哨，如图5. 1 (a)所示。后来， 为了使喷出的气流保证有一定的平整度，人们又在该拔哨后加了一个
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【运行操作】
• 任务1多通道燃烧器的操作
• 1. 1调节控制原则 • 在使用多风道喷煤管的操作过程中必须做到“五稳定三配合”，即稳
定风量、煤量、下料量、窑速及温度，以保证火焰形状的稳定，内风、 外风、煤风与煤量的匹配，以使燃烧均匀稳定。在使用过程中要注意 结合窑内和预热器的变化，进行综合分析，前后兼顾，把多风道喷煤 管的操作与整个系统的工艺视为一体，才能正确合理地调节、控制、 操作好多通道燃烧器。 • 1. 2调节方法 • 1.点火时的操作 • 冷窑点火采用以下程序。 • (1)将空气喷嘴的面积限制在最小。
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【相关知识】
• (2)各风道之间采取较大的风速差。在这方面比较有代表性的是法国 皮拉德公司开发的Rotaflam煤粉燃烧器，该燃烧器是在皮拉德公司 原有三通道燃烧器基础上研制开发的一种四通道喷煤管，如图5. 8所 示。
• 1. 3多风道燃烧器的方位调节 • 1. 3. 1喷煤管中心在窑口截面上的坐标位置 • 燃烧器中心与窑口截面的坐标位置很重要，喷煤管的位置习惯上用坐
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【相关知识】
• 三通道喷煤管最早是由法国皮拉德(Pillard)公司研制开发而推出的， 该煤粉燃烧器后来成了三通道喷煤管的典型代表，图5. 4是该多通道 煤、油燃烧器的结构示意图，图5. 3是三通道煤粉燃烧器结构示意图， 图5. 4是皮拉德三通道喷煤管结构示意图。
• 由德国洪堡公司推出的Pyro - Jet喷煤管是另一种比较有特色的三通 道喷煤管。与上述三通道喷煤管相比，这种喷煤管的特点是外风(喷 射风)通过8一18个呈环状的小喷口喷出若干股射流，而不是像上述的 三通道喷煤管那样由环形通道口喷出，如图5. 5所示。
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【相关知识】
• 2.耐火浇注料损坏 • 耐火浇注料的损坏有下列几种情况。 • (1)炸裂。(2)脱落。(3)烧蚀。 • 3.外风喷出口环形间隙的变形 • 对于外风喷出口是环形间隙的煤粉燃烧器，外风喷出口在最外层，也
就是说处在半径最大处，外风的出口风速又要求比较高，在风量一定 的条件下，一般环形间隙设计得都比较小，稍有误差对外风的射流规 整性就有较大影响。由于在最外层，距窑的高温气体最近，受高温二 次风的影响大，受中心风或内流风的冷却作用又最小，所以最容易变 形。变形后，外风的射流规整性就更差，破坏了火焰的良好形状。采 用小喷嘴喷射不但方便灵活，而且能延长喷煤管的使用寿命，尤其在 烧无烟煤时，外风风速一般达350 m/s，只要更换一套带有较小直径 的小喷嘴即可，其余基本不变或不需要改变，简单灵活。
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【相关知识】
• 1.3.2喷煤管端部伸到窑口的距离 • 喷煤管端部伸到窑口的距离也是一个相当重要的操作参数。各种回转
窑燃烧器都设有能够随意调节喷煤管伸缩距离的机构，在热工制度稳 定的条件下，喷煤管端部伸入窑口的距离有一个最佳值。这个最佳距 离与燃烧器的种类、煤粉的性质、物料的质量、冷却机的形式和窑情 变化有关，如图5. 9所示。 • 1.3.3喷煤管中心线与回转窑内衬的交点 • 由于喷煤管的中心线一般都是水平的，而回转窑筒体则是倾斜的，所 以在理论上喷煤管中心线与窑衬表面有一个交点。 • 多风道煤粉燃烧器的方位布置参数主要是以上3个，且以三者都比较 合理为最佳，具体结果见表5.1。
项目五 煤粉燃烧器
• 【项目概述】 • 【相关知识】 • 【运行操作】 • 【设备维护与巡检】 • 【项目实训】 • 【项目小结】
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【项目概述】
• 本项目的任务是在掌握煤粉燃烧器相关知识的基础上，正确完成煤粉 燃烧器的正常操作;掌握对工艺故障的分析、判断和处理方法。具体 任务是了解煤粉燃烧器的发展历程，熟悉多通道煤粉燃烧器的结构及 性能特点，认识多通道煤粉燃烧器方位调节的基本方法;能正确完成 煤粉燃烧器的正常操作;完成对燃烧器常见故障的处理;掌握燃烧器工 艺设备的巡检工作内容及常见故障分析及排除。
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【相关知识】
• 6.内风管前端内支架磨损严重 • 内风管距前端出口1 m处的上、下、左、右各有一个支点，确保煤风
出口上、下、左、右间隙相等。当支架磨损后，内风管头部下沉，使 煤风出口间隙下小上大，如图5. 11所示，火焰上飘且不稳定，冲刷 窑皮，出现此种情况要及时修复支架，确保火焰出口顺畅。
• 平流管。此外，为了加强风、煤之间的混合，有的单通道喷煤管在其 内还增装了一段风翅，如图5. 1 ( b)所示。
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【相关知识】
• 1. 2多通道燃烧器 • 由于回转窑锻烧熟料对火焰有较严格的要求，单通道喷煤管无法满足，
所以不断进行改进，出现了多种单通道煤粉燃烧器，但由于煤粉与一 次风仍然在喷煤管内混合，因此没有重大的技术突破。 • 当喷煤管喷射流动动量很大时，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，形成比较理想的可燃混 合气体进行燃烧。由于旋转的强弱不同，使得所产生的离心力改变了 射流在横断面上的压强分布，从射流中心轴线沿切向和径向至射流边 界的压强降低，射流轴向速度也逐渐衰减，低压中心将吸入射流前方 的介质，引射下游区域的高温气流而形成回流(见图5. 2。这种回流一 方面会提高上游火焰温度和燃烧速度，从而使煤粉着火稳定，另一方 面又可能冲淡可燃混合物中氧的含量。
标值来表示。设计时，一般都把喷煤管的中心对准回转窑窑口截面的 中心。实践表明，燃烧器以稍偏于物料表面为宜，建立直角坐标系， 以0点为窑口截面的中心点，A点的位置即是实际喷煤管中心，A点基 本上处于A ( 50 mm，-50 mm)或( 60 mm，一50 mm)。在正常生 产中，根据窑况对燃烧器进行适当调整，保证火焰顺畅，既不冲刷窑 皮，又能压着料层锻烧而将料子烧好。
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【相关知识】
• 4.喷出口堵塞 • 多风道燃烧器在喷出口中心处形成一个负压回流区，导致煤粉和窑灰
在此区域的孔隙中回流沉积，而且厚度会不断增加，轻者对一次风的 旋转流产生不利影响，严重时将喷出口堵塞，危害极大。喷出口堵塞 后，射流紊乱，破坏火焰的规整性，从而导致许多事故发生，使窑无 法正常运转。采用中心风就能有效地解决煤粉回流倒灌和窑灰沉积的 弊端，所以带有中心风的四风道燃烧器比无中心风的三风道优越得多。 • 5.喷出口表面的磨损 • 不论是环形间隙的出口形式，还是小圆孔和小喷嘴的出口形式，或是 螺旋叶片的出口形式，使用时间长了都要发生磨损。这种磨损往往是 不均匀的，使喷出口的内、外表面出现不规则的形状，特别是冲蚀出 沟豁后，就会严重破坏射流的形状，进而破坏火焰的规整性，导致工 艺事故频繁发生，这时燃烧器喷燃管就应迅速更换，不宜勉强再用。
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【相关知识】
• 1.4燃烧器常见故障及处理 • 1.喷煤管弯曲变形 • 多风道喷煤管由于质量大，伸入窑内和窑头罩内的长度较长，为延长
喷煤管的使用寿命，外管需打上50一100 mm的耐火浇注料，保护其 不被烧损。由于窑内有熟料粉尘存在，尤其遇到飞砂料，它们很容易 堆积在喷煤管伸入窑内部分的前端，如图5. 10所示。 • 喷煤管由多层套管组成，具有一定刚度，粉料堆积较少时影响还不大， 可是当堆积较多时，再加上受高温的作用，使喷煤管钢材的刚度降低， 于是整个喷煤管弯曲。一旦发现弯曲，就无法平直过来。被压弯的喷 煤管，射流方向发生变化而失控，这时必须报废换新，造成较大的损 失。
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【运行操作】
• (2)将轴流风阀门和旋流风阀门打到全开。 • (3)关闭进口阀门，启动一次风机。 • (4)启动气体点火装置。 • (5)启动油或气燃烧器。 • (6)观察火焰。 • (7)火焰稳定后即可关闭气体点火装置，与此同时将气体点火器轻轻
退回。 • (8)一次风量可随窑温上升逐步加大，为防止火焰冲击衬里，必须始
• 皮拉德公司、洪堡公司推出各自的三通道喷煤管的同时，丹麦F. L.史 密斯公司也经过研究开发推出了自己的三通道喷煤管，如图5. 6所示， 称为Swirlax型煤粉燃烧器。
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【相关知识】
• 在国内，许多水泥工业设计研究院以及有关的公司也研制开发了各自 的三通道喷煤管。例如，南京水泥工业设计研究院研制开发了NC系 列和JETFLAM型三通道喷煤管，图5. 7所示的是新近研制开发的NC 一15 II型三通道煤粉燃烧器及其相关装置。
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【运行操作】
• 3.一次风量的合理控制 • 在保证火焰燃烧稳定的前提下一次风量尽可能少，以此来降低热耗，
防止窑内结圈;加强对二次热风的吸卷能力，使燃料与空气混合均匀， 火焰形成“细而不长”的燃烧带状态，以防止强化燃烧所形成的局部 高温对烧成带窑皮的负面作用，从而延长耐火砖的使用寿命，也降低 NOx的排放量。 • 4.控制煤粉和助燃空气的混合速率 • 一般来自冷却机的二次风温可达900℃以上，窑头燃烧火焰温度高达 1 800 ℃左右，其燃烧一般已进入扩散控制区。在扩散控制区里，煤 粉燃尽时间受煤粉细度的影响较大，而受煤粉品种特性的影响较小， 在燃料品种和煤粉细度一定的情况下，为在整个烧成带范围内形成均 匀燃烧的火焰，必须控制煤粉和助燃空气的混合速率，保证煤粉的燃 尽时间;
终保持足够的一次风量，旋流风阀门的开启亦可同时减小到0~50%。
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【运行操作】
• 2.火焰形状的调整与窑皮控制 • 通常影响燃烧器燃烧流场即火焰形状的因素很多，如排风量、二次风
量、一次风速、内流风与外流风比例、煤的燃烧性能、煤粒的几何尺 寸及烧成带温度和压力变化等。从旋流式燃烧器的空气动力学特征可 以知道，对火焰形状的影响除煤的燃烧性能、煤粒的几何尺寸外，最 大的因素是烧成带内的燃烧空气量和内、外风的比例。而燃烧空气量 的大小主要取决于窑尾风机的排风能力和一次风的大小。在新型干法 窑的实际生产中不宜采用改变窑尾排风量等传统的操作方法来控制火 焰形状，而是采用调整一次净风总量和内、外风的比例来强化燃烧器 的操作。
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【运行操作】
• 同时在实际操作中还要考虑稳定火焰的一些措施，如在设定燃烧器煤 粉的出口速度时应以不发生脉冲为前提;在冷窑启动过程中或窑况不 稳定、烧成带温度过低、二次风温不高的情况下，可采用油煤混烧的
• 方式来稳定火焰。 • 5.保持适度的外回流 • 适度的外回流对煤粉与空气混合有促进作用，可以防止扫窑皮现象。
• 继三通道喷煤管之后，人们又开始研究和开发更多通道的喷煤管(主 要是指四通道喷煤管)。这些多通道喷煤管在其工作原理上与三通道 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300 m/s以上，以增加燃烧器端 部的推力。