第5章 煤粉燃烧器

❖ 提高火焰整体温度的同时．抑制火焰高温区 温度峰值；
❖ 拢烟罩和火焰稳定器的应用。
四、多通道燃烧器的方位调节 ❖ 1. 喷煤管中心在窑口截面上的坐标位置
❖ 火焰过于逼近物料表面，一部分未燃烧的燃 料就会裹入物料层内，因缺氧而得不到充分 燃烧，增加热耗，同时也容易出现窑口煤粉 圈，不利于熟料煅烧；
第六章 煤粉燃烧器
一、燃烧器发展简介
❖ 20世纪70年代以前，回转窑广泛使用单通道 煤粉燃烧器。
❖ 70年代，出现了双通道燃烧器，性能得以改 善。
❖ 80年代相继出现三通道、四通道、五通道燃 烧器，以适应燃料和窑况变化的需要。
❖ 燃烧器的发展，强化了燃料的燃烧，充分发 挥了燃料燃烧的热效率。
二、单通道燃烧器
❖ 内风、煤风和外风采用同轴套管方式制作，喷出后 的混合过程是逐渐进行的。分级燃烧使三通道燃烧 器的内、外风和整个燃烧过程更加合理，也使燃烧 过程中的有害产物生成量减少。
❖ 煤风三者的总风量，只相当于单通道喷煤管燃烧空 气量的8~12%，故可大大减少煤粉气流着火所需的 热能，并可充分利用熟料冷却机排出的热气流。
风速，内风道为旋流向外扩展，煤风道为轴流向外 扩展，各通道出口截面可以调节。
❖ 特点是：外风道为轴流，并没有锥角缩口。内风道 为旋流向外扩散，煤风道为直通式轴流，中心管端 部结合圆锥台型端盖，以利煤风混合和稳定火馅。
5. 几种多通道煤粉燃烧器介绍
❖ A KHD公司PYRO-Jet燃烧器
超音速煤 粉燃烧器
❖ 将煤风置于旋流风和轴流风包围中，借以提高火焰 根部CO2浓度，从而抑制NOx的形成。
❖ 火焰稳定器
❖ 煤风管科前后收缩，可在维持轴流风和旋流风比例 不变的前提下，一次风量调节范围可达50%~100%。
❖ 煤风管退缩至最后端，形成约100mm拢烟罩，反之 与最前端平齐时，出口面积最小，风量最小。
❖ ⑤ 可以在操作状态下通过调整各个通道间的相对位 置，改变出口端部截面积，以调整火焰。
❖ ⑥ 由于火焰根部前几米具有良好的形状，可使火焰 最高温度峰值降低，使火焰温度更趋均匀，有利于 保护窑皮，防止结圈。
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火焰更稳定； ❖ ④减少有害气体NOx的生成.
❖ 在保证不发生回火的条件下接近输送粉料的速度 (20~40m/s)。
❖ 外风 采用直流风，直流射流早期湍流强度并不是很 大，但具有很强的穿透能力，使得煤粉气流着火后 的末端湍流强度增加，强化了固定碳的燃尽。外风 风压很高，风速一般也较高，故可以增强外风卷吸 炽热燃烧烟气的能力。
❖ 内外净风出口速度可高达(75~210m/s) 。内、外流 风把煤风加在中间，利用其速度差、方向差和压力 差使煤粉与一次风充分混合。
❖ 内风 通道出口端装有旋流叶片，所以内风又称旋流 风。采用旋流风可以在火焰中心形成断面近似呈柳 叶形的低压或负压区，从而造成回流，以便卷吸高 温烟气。其旋转射流在初期湍流强度大、混合强烈， 动量和热量传递迅速。
❖ 煤风 采用高压输送，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。
❖ 炉用燃烧器的位置及角度，也要同三次风入 口位置及角度合理匹配，避免吹扫炉用耐火 材料
❖ ② 原来三通道燃烧器的旋流风设置在煤风之内， RotafIam燃烧器旋流风设置在轴流风与煤风之间， 以延缓煤粉与空气的混合，从而适当降低火焰温度。
❖ ③ 采用拢焰罩，可避免气流迅速扩张，产生“盆状 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。
❖ ④ 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，使火焰 集中有力，同时使 CO2含量高的燃烧气体在火焰根 部回流，降低O2含量，避免生成过多的NOx气体。
❖ 如果火焰离物料表面太远而偏向窑衬内壁， 火焰射流则会碰撞窑皮，从而烧坏窑皮和窑 衬。
❖ 2. 喷煤管端部伸到窑口的距离
❖ 伸入窑内越多，高温点越向后移，冷却带增 加，等于缩短了窑长，尾温随之增高，对窑 尾密封及其他装置不利；
❖ 距离越大，火焰前移，冷却带缩短，甚至没 有冷却带，这时出窑的熟料温度很高，使窑 头罩和窑口护板的温度 增高，窑口筒体板易 形成喇叭形，使用寿命大大降低；
单通道喷煤管结构简单，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。单通道喷煤管是利 用一次空气直接将煤粉喷入窑内，因为煤粉和空气之间 相对速度为零，使气、煤混合物的燃烧不良，在喷煤管 前端保持一段“黑火头”。
✓(1)一次风量大(20~40%)； ✓(2)烧成温度不易提高； ✓(3)煤粉的品质要求高； ✓(4)容易发生结圈、结皮、结块等工艺事故； ✓(5)火焰形状不易控制； ✓(6) NO2有害气体多。
❖ 对预分解窑来说，喷煤管前端伸入窑口 100~200mm较为适 宜。
❖ 3. 喷煤管中心线与回转窑内衬的交点
❖ 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。这个交点距窑口的距离（Lj），关系 到火焰对料面在轴向上的作用情况，因而很重要。
五、分解炉用燃料燃烧器
❖ 由于分解炉内燃料多系无焰燃烧、炉内温度 较回转窑燃烧带低得多，因此对炉用燃烧器 性能不像对窑用燃烧器那样苛求。
❖ 除RSP型分解炉以煤粉为燃料时，一根单独 的燃烧器插入SB室，其他炉型大多是在二次 风入口处多点设置。
❖ 炉用燃烧器除结构外，关镀在于设置位置要 同三次风入口位置及生料下料点位置优化匹 配，以保证燃料迅速喷入炽热的三次风中， 迅速发火起燃；同时要避免生料涌入刚刚发 火或尚未发火的燃料喷入区，影响燃料的发 火起燃。
三、多通道煤粉燃烧器
1. 多通道燃烧器的功能
❖ 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，加强对二次风的捐卷，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
高压煤粉 燃烧器
原理图
PYRO-Jet喷嘴不像一般低压三通道喷嘴那样是从环形 缝隙喷出，而是从沿喷嘴外园排成环状的8-18个独立 风嘴喷出，其压力为1巴左右，由一个旋转活塞风机供 风。喷射嘴的作用是为了将高温二次风卷向喷嘴，以 加快煤粉燃烧。
❖ B 法国皮拉德公司Rotaflam型煤粉燃烧器
❖ ① 油或气枪中心套管配有火焰稳定器，可使火焰根 部产生一个较大回流区，以确保火焰燃烧稳定。
3.三通道煤粉燃烧器的结构
4.几种三通道燃烧器的结构
❖ 其外风道为轴流并向外扩展，内风道为旋流亦向外 扩散，煤风为轴流也向外扩散，中间通道为油管通 道。各个通道出口截面均可调节。
❖ 特点是：外风道为轴流向内收缩，内风道为旋流向 外扩展，煤风道为轴流不扩展，各通道出口截面可 以调节。
❖ 特点是：外风道由均匀分布的小圆孔织成，超音速
少NOx生成量的目标。
❖ 燃烧器的推力，系指一次风提供的动量和单 位时间输送空气的流量。即：
燃烧推力＝单位时间一次风量×一次风出口风速
❖ 燃烧器推力增大时，火焰缩短，反之，延长。
❖ 燃烧器推力应控制在合理范围。
2.三通道煤粉燃烧器工作原理
❖ 三通道喷煤管利用直流、旋流组成的射流方式来强 化煤粉燃烧。其特点是将喷出的空气分为多股，即 内风、外风和煤风，各有不同的风速和方向，从而 形成多个通道。
❖ 在实际操作中，喷煤管有时要前后移动，回转窑也 有上下窜动，因此这个距离只有在初始定位时才有 意义。
❖ 对于φ4×60mm预分解窑，其Lj为45~50mm比较合 适。喷煤管向下倾斜最为常见，一般下斜1~%较为 适宜。
❖ 喷煤管向下倾斜，窑筒体温度降低，熟料中的粉尘 含量降低，同时延长了火砖寿命。
喷煤管的操作，自己找材料。
C Duoflex燃烧器
❖ 保持一次风量（6%~8%）的前提下，优化一次风风 压和喷出速度，大幅度提高燃烧器推动力，强化燃 烧速度，同时维持风机较低单位电耗。
❖ 为降低阻力，旋流风和轴流风在出口端较大空间预 混合，之后由同一通道喷出。由于喷煤管前端的缩 口，使轴流风相混时赋有趋向中心的流场，对旋流 风具有较强的穿透力，以利一次风保持很高的旋流 强度，有助于对燃烧烟气的卷吸回流作用。
❖ 使用寿命长，小结
❖ 将一次风由单通道直接喷山，改为多通道狭 缝喷出，进而该进为多孔喷出；
❖ 在一次风量减少的同时，提高一次风速以提 高或保持一次风端部具有强大的推力；
❖ 改进各风道型式、规格及它们之间的匹配方 式，使火焰根部形成回流；