四通道回转窑燃烧器简介

四通道回转窑燃烧器

一、回转窑燃烧器的发展

二、四通道燃烧器的理论依据

三、开发及应用

四、TC型窑头型燃烧器头部技术参数及结构组成

五、窑头燃烧器常见故障及处理方法

一、回转窑燃烧器的发展

回转窑燃烧器发展到今天，已有4代产品。

（1）单通道燃烧器。单通道燃烧器一次风用量大，火焰调节范围窄，灵活性小，对不同煤质适应性差。适用于长回转窑，除湿法窑外，也适用于干法窑生产。

（2）三通道燃烧器。20世纪80年代初，随关回转窑变短以及预热器和分解炉系统的开发，三通道燃烧器被开发出来，它节省了一次空气量，燃烧煤粉时能取得短、分散、强涡流形的火焰。

（3）第三代燃烧器。20世纪90年代末开发的第三代燃烧器的火焰的细长，但比较集中。优点是火焰温度高，燃烧器出口处的速度高，减少了一次空气量。

（4）四通道燃烧器。四通道燃烧器是最新的一代燃烧设备，专门用于回转窑。其设计可以使用权火焰的基部形成循环涡流，在冷窑点火时产生理想的稳定火焰。主要的特点是节能（通过大幅度减少一次空气量）和减少环境污染（通过降低NOx排放量。）

二、四通道燃烧器的理论依据

四通道燃烧器是科研人员根据冷、热态实验基地的技术参数，对国内上百家水泥厂进行实地考察，以国内外三通道煤粉燃烧器为基础开发出来的。采用现代最新燃烧技术--大速差和强旋流理论，使火焰的内部范围的燃料聚集；通过降低一次空气消耗量来降低火焰根部范围内的氧含量并降低温度峰值；优化燃烧器喷嘴系统，通过调节喷嘴的几何形状来改变一次风量。

1、一次空气量与轴向喷射速度

燃烧器的作用首先是保证火焰的长度。火焰长度主要取决于煤粉与燃烧空气的混合速率，而混合速率主要由燃烧器单位推力（即一次空气的动量和单位时间输送空气的流量）所决定。如果推力大，火焰短，煤粉的潜热就会在一个小的体积内释放，因而火焰温度变得很高；如果减小推力而使火焰长度延长，火焰温度将会下降。

火焰是经喷射气流形成的，确定气流喷射量的大小是动量（M）。M=A×V

式中：

M--动量，%·m/s;

A--一次空气体积百分数，%；

V --轴向风喷速，m/s。

对同一种煤来说，其完全燃烧所需的动量是一定的。而对同一型式的燃烧器来说，其动量有一定的范围，因而一次空气百分数用量愈低，其轴向喷速愈高。不同型式燃烧器的动量范围是不同的，因而其喷速也不等，但各种燃烧器的喷速均符合上述规律。早期燃烧器轴向喷速在100m/s-150/s左右，随着一次风量的降低，目前均设计在200m/s以上。轴向喷速增加，相应增加了火焰长度，降低了峰值温度，有利于窑皮和耐火砖的使用周期。

窑内燃料燃烧时，供燃烧用的空气一是通过燃烧器向窑内喷射的低温一次空气，另一是从篦冷机来的高温二次空气。在燃烧过程

中，一次空气量比例降低，则二次空气量比例就增高。经估算当二次风温为900℃时，每降低1%的一次风量，多用的二次空气可使燃料热耗降13.5kj/kg。早期的三通道燃烧器一次空气量在12%-15%以上。经优化，四通道燃烧器一次空气量已降到7%以下，大大节省了能量。

2、旋流强度与燃料的挥发分含量

除了火焰长度外，燃烧器还应保持火焰具有合适的气体流场。回转窑内的燃烧过程是受扩散控制的，在燃烧着火温度较高的燃料时，火焰的气体流畅是非常重要的。确保燃料正常着火并稳定燃烧的最简便的方法是使热的燃烧产物重新回到燃烧器端部与较冷的一次风及燃料混合。故要求设计上应设计上应充分考虑燃烧器出口部分的流场，可采用大速差及稳燃腔的结构。对于挥发分低的煤和无烟煤，在回转窑内燃烧时，着火点高，温度低且最大热量区靠后。为使其挥发分快速挥发燃烧，增加燃烧温度并加快碳粒燃烧，提高火焰温度，缩短最大热流距窑头的位置，必须有较强的旋流强度。所以，应增设可调旋流装置，形成旋流风

3、火焰形状与窑皮的稳定性

回转窑生产过程中，火焰必须保持稳定，避免出现陡峭的峰值温度，且较长的火才能形成稳定的窑皮，从而保护烧成带耐火砖的使用周期。可采取如下措施：

（1)将旋流空气从输送煤粉及空气的内管移至管。旋流空气在煤粉管内侧会造成局部的旋流，从而造成陡消的峰值温度，而在煤粉管外侧则火焰在较长的距离内形成旋流，其强度较为均衡，燃料挥发分挥发也较均衡，相应峰值温度也较均衡。

（2）加大轴流风速，并在轴流喷口前端设置拢焰罩。风速增大，则火焰拉长；前端设置拢焰罩，可适当减少火焰横向扩散程度，相应火焰均衡。

（3）调节旋流角度和旋流喷速以及轴流喷速，从而调节火焰形状。

（4）在燃烧器设计时，中心空气采用圆形喷口平行射流，最外层的轴向空气采用环形射流或圆形喷口平行射流，这两种射流均能产生气流回流，因而在火焰的中间形成一个内回流，在火焰外部也形成一个大的回流，这两种回流有利于煤粉中挥发分均衡挥发，减缓峰值陡峭温度，稳定了火焰。

4、NOx排放

氮化物的生成量随温度增高而增加，在燃烧过程中，氧含量愈高，产生的NOx也愈高。采取措施，通过降低火焰的峰值温度和促使燃烧在局部还原气氛内进行，可实现降低NOx排放。

三、开发及应用

1、技术方案的确定

综上所述理论依据，新型四通道燃烧器的技术方案应符合如下要求。（1）所需一次风量低，且燃烧的火焰温度高，峰值均衡；

（2）煤种适应性强，不同挥发分的燃煤均能稳定燃烧；

（3）轴向风、煤风、环流风及中心风均可调节，使其动量在一可调节的范围内；

（4）燃烧器使用寿命应显著延长，尤其是煤风人口和头部喷嘴处；（5）内外风出口截面调节灵活方便；

（6）内外风阀门调节灵活方便，调节特性好；

（7）燃烧器头部有一高温烟气回形成的负压区，可避免产生局部高温，沿窑长的温度曲线变化平衡，因而可有效抑制“燃烧NOx”和“高温NOx”的产生，降幅达20%-30%，烟气排放达国家环保标准。

2、结构特点

燃烧器系统由燃烧器本体、煤粉输送管、行走小车、点火油枪系统组成；主体外风管、环流风管、煤风风管、中心风风管、支撑管、中心套管以及各部分进风管组成。其中燃烧器的头部结构是该