关于回转窑煅烧火焰的知识

关于回转窑燃烧火焰的知识
一、影响火焰长短有哪些因素
燃烧熟料过程中，窑内情况变化较大，因此影响火焰长短的因素也较多。

假设其他条件不变，造成火焰长的因素有如下几点：
①排风大；②料少；③燃烧温度低；④慢车；⑤煤粉湿粗，灰分大，挥发分低,固定碳多；⑥煤管位置高，伸入窑里多；⑦煤多一次风小，一、二次风温度低；⑧煤管口径大，拔销角度小，平梢长；⑨停窑止烧。

假设其他条件不变，造成火焰短的因素有如下几点：
①排风小；②料层厚；③窑速快；④一次风大，二次风小，煤适当；⑤烧逼火,火点温度高；
⑥煤粉挥发物高，一、二次风温高；⑦煤管位置过低，偏料，偏外；⑧煤管口径小，角度大，平梢短，装风翅；⑨结圈。

二、回转窑对火焰有何要求
适宜的火焰及窑内温度的合理分布，对熟料产、质量的提高，窑皮厚度和长度，窑衬寿命，燃料消耗，筒体温度，减少污染和环境的保护都具有十分重要的作用。

因此，水泥回转窑对火焰有严格的要求，尤其是在新型干法回转窑中要求火焰的形状、温度和强度，与回转窑燃烧熟料相适应。

保证在整个火焰长度上都能进行高效率的热交换，同时又不能使窑皮产生局部过热、出现峰值温度，应能适应窑情的变化。

要满足这些要求，应具备下列条件：
①一次风的送风量尽量少，并能使煤风混合充分均匀，尽可能充分利用高温的二次风，达到增产节能的目的。

②燃烧效率和煤粉的燃尽率高，避免因不完全燃烧而产生熟料质量下降和工艺事故的发生。

③火焰形状良好稳定，适应窑况的变化需要，窑内温度场分布合理，避免峰值温度出现，火焰无脉冲现象。

④火焰形状根据需要调节方便、灵活。

⑤煤粉燃烧器安全可靠，使用寿命长，不回火，并能适应高温和耐磨。

⑥对煤质的适应性要强，可适应煤质波动变化的需要。

⑦点火容易升温快，以缩短无效时间，减轻劳动强度。

⑧火焰射流中应有热烟气返混，提高煤粉燃烧的环境温度，降低氧浓度，既增加燃烧速率，降低燃尽时间，又可减少NOx的产生，有利于环境保护。

三、火焰形状对燧烧有什么影响
实践证明,火焰与燃烧的关系密不可分，唇齿相依。

火焰的形状合适与否，是城烧的关键，它与煤质、煤嘴、窑型、熟料冷却机型、煤粉制备、配料成分、风煤配合、一和二次风温度、窑速快慢、操作控制、产量高低等因素有关。

我们需要的火焰形状是：有适当长度的高温部分，顺畅，完整，不散，不乱，不涮窑皮，无局部高温，便于控制，有利于稳定窑速，产量高，质量好，安全运转周期长。

否则，将直接导致燃烧不正常，窑速不稳定，产量质量低，窑皮没保证，看火工操作被动。

四、何为回转窑良好的火焰形状
在回转窑内，为了达到燃烧熟料所需要的温度和使物料在高温下停留一定时间，要求燃烧带有一定的长度、位置和温度，并使火焰形状完整，活泼有力，分布均匀。

所谓良好的火焰形状是指：
①火焰温度比较高，高温部分比较长，有利于熟料的烧成。

②局部温度不过高,少损坏并易于维护窑皮，延长运转周期。

③两端低温部分不拖长，前后不易结圈，来料稳定，有利于观察窑内物料情况，便于操作。

④高温部分的位置适当，使热能在窑内合理分布，实现合理的强化生产。

五、何为白火焰
回转窑内燃料由喷嘴喷出后，从着火燃烧至燃烧基本结束的一段，为燃料与空气中氧气激烈化合的阶段，此时产生强烈的光和热辐射，形成一定长度白色发亮的高温火焰称作白火焰。

根据
普通煤和少量过剩空气燃烧的理论，回转窑内的最高燃烧温度可达2000。

C以上。

实际最高火焰温度决定于燃烧速度和其他因素，一般在1700。

C左右。

火焰的最高温度及其长度对熟料的形成有很大影响。

它应使物料在烧成带停留约15~20min,并使物料温度最高达1450。

C左右，以保证熟料顺利形成。

各种不同条件的燃烧，如正常火焰燃烧，低温长带燃烧，短焰急烧以及强化燃烧等，所形成的最高火焰温度和长度各不相同。

六、回转窑为何要控制火焰的粗细
回转窑内的火焰粗细应与其截面积大小相适应。

一般来说，火焰应均匀地充满整个窑截面，
外廓与窑皮之间保持IOO~200mm的空隙，即近料而不触料，近窑皮而不触窑皮。

这样有利于热量的交换、熟料的燃烧，又不致损伤窑皮和耐火砖。

火焰的粗细对于一般的燃烧器，都可以在一定的范围内进行调整，但是有一定的限度。

因此，必须根据窑型，选择与其适应的燃烧器，否则将会出现窑皮挂不牢、耐火砖剥落、筒体温度高、红窑、熟料的烧失量大、易出黄心料，进而使热耗高、熟料质量差、产量低、砖耗高等不正常现象，严重地影响生产。

七、何为回转窑火焰的完整性
回转窑火焰的完整性表示火焰在其任何一个横断面上均呈现圆形，通过中心线的纵断面呈柳叶形，最好是棒槌形。

任何一种燃烧器，如果没有外界因素的影响,都可以形成这样的规整性火焰。

但实际上在窑内的情况则大不相同，影响因素甚多，诸如燃烧器与窑的相对位置，燃烧器本身的性能，窑的工况，窑尾排风机的吸力，二次风的强度和分布，窑内结圈与否等因素，对火焰的规整性均有影响。

八、何为回转窑火焰的根部
火焰开始着火部分离燃烧器喷出口的距离称为火焰根部。

火焰根部太短，即燃料从喷出口喷出后立刻燃烧,很容易烧坏喷头,不利于窑的安全运转。

火焰根部太长，即黑火头太长则影响火焰的有效长度，同时意味着燃烧器对所用燃料不适应，或者燃料的质量不能满足要求。

通常火焰根部称为黑火头，一般窑型黑火头在300-IOOOmm,在新型干法窑、多风道燃烧器中，黑火头可以大大缩短，有的基本没黑火头，因此窑体也可缩短。

九、回转窑什么样的火焰形状最理想
理想的火焰形状是在任何断面上保持圆形，纵向剖面应为“棒槌形"，如下图所示。

这种火焰形状既可以保护窑口，使火焰长度在整个烧成带进行高效的热交换，提高窑的产、质量，降低热耗，保护窑皮和耐火砖，延长使用寿命，同时能保护燃烧器喷头不会过早烧坏，保证筒体温度均衡。

如果火焰过短、过肥、无黑火头的火焰，这种火焰会使窑前部温度过高，对烧成和窑皮、耐火砖等不利。

如果火焰过长、过细、根部过长，即黑火头过长的火焰形状，此种火焰不能满足熟料燃烧的要求，能导致尾温过高，极易造成煤粉后燃，煤灰沉积，产生结皮、结圈等不正常现象。

回转窑最理想的棒槌形火焰形状
如果火焰不规整，即偏火现象，这是由于多风道燃烧器层间钢板磨漏，造成煤风混窜，喷头圆形间隙误差过大、失圆或内管支架磨损，失圆的喷嘴喷出的风煤不均。

喷头各层钢管烧损变形，是由燃烧器与窑的相对位置不当等原因所致。

如果火焰尖端返回成蘑菇状的不规整火焰形状，通常是由于结后圈气流阻力增大、窑尾排风不足、抽力过小，也就是窑尾负压减小、窑内结大球等原因引起。

十、回转窑对火焰的温度有何要求
回转窑水泥熟料的烧成温度为1300-1450o C z要求火焰温度即气体温度应达到1540-1700o C,火焰温度应比烧成温度高出约350~500°C.火焰温度过低时，熟料烧成难，f-CaO高，烧失量大；火焰温度过高时，容易产生熟料过烧现象，烧坏窑衬，经常发生红窑现象，不但浪费
能源，而且熟料质量下降。

新型干法预分解窑与其他窑型不同，生产上要求“薄料快烧"。

物料在窑内升温速度快，由于料层薄，传热和反应速度加快，熟料烧成所需的能量就越低，窑产量高。

要提高物料的升温速率，就必须提高火焰温度，在保证熟料质量的前提下，物料在高温烧成带停留时间越短，烧成的熟料质量越好，28d的强度越高。

欲缩短物料在高温带的停留时间，则必须提高火焰温度，加快窑速，即“薄料快烧"。

因此，提高火焰温度是提高窑产量和降低消耗的基本前提，火焰温度不高，窑速也不能加快，甚至会跑生或欠烧。

十一、何谓回转窑火焰的性质
火焰的性质系指火焰是氧化焰还是还原焰。

回转窑燃烧时应保证火焰为氧化焰，因为还原焰影响熟料质量并对设备（收尘）产生损害，产生还原焰的主要原因是煤粉过多，相对燃烧空气量供应不足、缺氧造成的。

为了保证能够形成氧化焰，必须供给足够的空气量，即保证过剩空气系数控制在适合的范围内。

一、二次风总量与燃烧所需空气量之比，称为"过剩空气系数"。

过剩空气系数过大，不但浪费能源，而且降低火焰温度。

对于新型干法窑，过剩空气系数一般控制在a=1.05~1.10之间。

十二、何谓回转窑火焰的强度
火焰强度包括火焰的软硬、方向及发光性等，理想的火焰,必须保证在整个火焰长度上都能进行高度的热交换，同时又不允许产生局部过热。

回转窑要求具有方向性的硬焰，即从窑头观察窑内的火焰硬而有力，火焰尖端向窑尾方向有力地延伸，而不是在窑内软弱无力、飘忽不定或呈发散状态。

火焰的颜色，即发光性，火焰的颜色发红，窑产、质量就会降低。

在实际操作时，可根据火焰的颜色来判断火焰的温度，根据观察窑皮的颜色来判断烧成带物料的温度。

当火焰颜色和窑皮颜色层次不分明时，说明烧成带温度正常。

十三、何为火焰的传播和传播速度
煤粉自喷煤嘴喷出，经过一段距离后才燃烧，煤粉燃烧后形成燃烧的焰面，并产生热量，使温度升高。

热量总是从高温向低温传递,由于焰面后面未燃烧的煤粉比焰面温度低，因此焰面不断向焰面后面未燃烧的煤粉传热，使其达到着火温度而燃烧，形成新的焰面，这种焰面不断向未
燃物方向移动的现象叫火焰的传播，传播的速度称火焰传播速度。

但煤粉是以一定速度不停地喷入窑内的，所以火焰既有一个向窑尾方向运动的速度，又有向后传播的速度，当喷出速度过大，火焰来不及向后传播时，燃烧即将中断，火焰熄灭；当喷出速度过小，火焰将不断向后传播，直至传入喷煤管内，这种现象称为"回火"；若发生"回火"将易引起爆炸的危险，所以喷出速度与火焰传播速度要配合好。

火焰传播速度与煤粉的挥发分、水分、细度、风煤混合程度等因素有关。

当煤粉挥发分大、水分少、颗粒细、风煤混合均匀，火焰传播速度就快，否则相反。

十四、影响回转窑煤粉火焰传播速度的因素有哪些
对一个固定的多风道燃烧器来说，风量和风速的调节、气流的速度、煤粉的质量和喂煤方式等因素，对火焰的传播速度影响很大。

(1)调节方面的影响
在回转窑操作过程中，必须保持热工制度的稳定，而前提是火焰必须稳定。

通过调节内流的径向风和外流的轴向风之比，就可改变火焰的形状。

适宜的火焰形状，其本身就表明火焰传播速度合理，轴向、径向速度匹配恰当。

一般多风道燃烧器由两台风机供风。

内外净风由一台风机供给,通过供风管道上的阀门来调节内外净风的比例，通过风机进口上的阀门或放风阀门来调节内外净风的总量。

当总量调定之后，增大外风时相应内风减少，这时便会产生细而长的火焰，也就是气流的轴向速度增大，径向速度减少。

这时的火焰黑火头加长，射流速度衰减较慢，射流与周围介质掺混的能力差，不能形成很好的动量交换，影响熟料的燃烧效果。

当内风增大时外风就会减少，即轴向速度减小，径向速度和切向速度增大，因为内风的出口均设置螺旋叶片，所以射流的扩散角增大,形成的回流区也大。

由于射流速度衰减快而旋转加剧，使射程减小，火焰变得短而粗，黑火头也随之缩短，热力释放比较集中。

实践表明，旋流强度越大，旋转射流与周围介质的混合能力越强，卷吸的二次风越多，进行动量交换的效果就越好，对熟料的燃烧有利。

因此，调
节内流风的大小，可以改变火焰的热力强度和火焰的传播速度。

由此可见，内外流净风是用来调
节火焰形状和强度的两股射流，
煤流风一般不需要调节，只要能把所用煤粉输送出去，保持煤粉在管道中不沉积，其射流不产生脉冲现象即可。

(2)可燃气流速度的影响
将净风和煤风所形成的气流，称为“可燃气流"O当射流从喷嘴喷出后射流速度逐步衰减到与火焰传播速度相等，着火后就会保持稳定的燃烧过程。

根据不同的窑型、生产能力进行热工计算，按物料平衡和热量平衡，求出烧成每Ikg熟料所需的燃料量和空气量。

然后根据入窑总空气量和一次风量的比例,确定燃烧器内流风、煤风和外流风的风量、风速的合理匹配关系，才能达到合理而稳定的燃烧。

(3)煤粉物理化学性质的影响
燃料的化学成分和物理性能对燃烧现象和燃烧过程均有重要影响。

如煤的品种质量、煤粉细度和水分、灰分和挥发分等，对着火温度和火焰的传播速度都有影响。

煤粉越细，着火温度越低；水分和灰分越大，火焰的传播速度越低。

(4)喂煤定量稳定对火焰的影响
供煤系统设置定量检测，用微机控制煤粉的喂给，使其均匀稳定,对火焰传播的稳定具有十分重要的意义。

因为只有准确控制喂煤量，才能控制燃料燃烧时所需要的空气量，使燃烧量与风量匹配合理，从而保证稳定的燃烧，进而保证火焰传播的稳定。

十五、为什么说回转窑火焰形状不合理容易导致红窑
回转窑在实际生产中，由于燃烧器在窑筒体横断面上的位置不合理，火焰偏离物料而偏向上窑皮；或者窑头漏入冷风量过大，冷风流冲击使火焰上浮；或者二次风量过大造成火焰上浮；或者燃烧器内风过大，外风过小，二次风温高，窑尾负压减小，造成火焰过度集中；或者燃烧器内风旋流器角度过大，扩散严重等等原因，都会使火焰的形状变得很不规矩，极易烧坏窑皮，缩短
窑衬的使用寿命，使筒体温度升高，出现红窑。

如某厂的三风道燃烧器的位置调整不当，经常出
现火焰扫窑皮现象，使耐火砖寿命严重缩短。

在距窑头6~8m处经常红窑。

经正确调整后，红窑情况大大好转。

十六、一次风大为何火焰反而短
在实际操作中，一次风大火焰短，与理论上讲的一次风大火焰长恰恰相反，这是为什么呢？因为一次风大，吹力大，射程远，火焰应长，是指的单一情况，不包括其他因素，而窑内火焰长度不仅决定于一次风大小，还有许多其他因素，例如：煤粉燃烧速度对火焰的影响就很大。

当一次风大时，不仅射程远，燃烧速度也快，一次风小时，不仅射程近，燃烧速度也慢。

射程远近和燃烧速度快慢，皆与一次风大小成正比，但一个使火焰伸长，另一个则使火焰缩短，共同作用在火焰上，方向相反，相互抵消后，火焰的变化则决定于哪个因素占主导地位。

通常燃烧速度快慢对火焰作用的力量要大于射程远近对火焰作用的力量。

因而在实际操作中出现一次风大火焰短，一次风小火焰长，是合乎逻辑的。

这种现象是指一般情况而言。

如风大煤小，风小煤大等特殊情况，则是另一回事。

十七、回转窑停烧后为什么火焰有时进不去
回转窑停烧后，开始连续转窑前，有时会发生火焰伸不进去，被压缩回来，从窑头和冷却机喷火的现象，这种情况如果持续下去，就无法燃烧，造成生料二次冲过火点，再次停烧。

造成这种情况，主要由于未完全分解的物料进入烧成带，吸收大量的热，进行激烈的分解，在分解过程中产生大量的二氧化碳；此外，在停烧过程中，为控制火焰一定长度，尾温不过高，排风减得过多，煤粉燃烧不完全，废气又不能顺畅地及时排出，转窑时排风又偏小,因而火焰伸不
进去，被压缩回来，出现窑头喷火现象。

因此，在停烧后到连续运转前应适当加大排风。

十八、何为回转窑的“正常火"、"大火"和"小火"
所谓"正常火"，就是恰当的烧成温度。

一般来说，"正常火”在窑内有以下特征：
①窑内的火焰发亮，形状完整，平稳有力，且有一定的长度。

②物料带微白色，火点处的物料翻滚灵活，熟料结粒细小均齐，且有一定的立升重。

③"黑影"稳定在一定的位置，高温区和"黑影"的界线不十分明显。

④窑皮的颜色和物料的颜色基本一致。

所谓"大火"，就是烧成温度过高。

一般来说，"大火"时火焰发白刺眼，火点处的物料随窑壁带得较高，翻滚不够灵活，熟料结粒粗，有时甚至结块。

若火过大时，会使烧成带的物料烧结成团，不能随窑壁带上翻滚，形成"流火"，严重影响窑皮及衬料。

所谓"小火"，就是烧成温度过低。

"小火”时，火焰发红，"黑影"移向窑头，严重时后面的生料像水一样向前面涌来。

由于看火人员的辨色能力及看火镜颜色深浅不同，对火的大小判断会有差别，所以应使用深浅度一致的看火镜。

同时，应根据物料的不同耐火度来控制不同火色，以防止不良后果的产生。