四通道回轉(zhuǎn)窯燃燒器簡介

1、四通道回轉(zhuǎn)窯燃燒器一、回轉(zhuǎn)窯燃燒器的發(fā)展二、四通道燃燒器的理論依據(jù)三、開發(fā)及應(yīng)用四、TC型窯頭型燃燒器頭部技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)組成五、窯頭燃燒器常見故障及處理方法一、回轉(zhuǎn)窯燃燒器的發(fā)展回轉(zhuǎn)窯燃燒器發(fā)展到今天，已有4代產(chǎn)品。（1）單通道燃燒器。單通道燃燒器一次風(fēng)用量大，火焰調(diào)節(jié)范圍窄，靈活性小，對不同煤質(zhì)適應(yīng)性差。適用于長回轉(zhuǎn)窯，除濕法窯外，也適用于干法窯生產(chǎn)。（2）三通道燃燒器。20世紀(jì)80年代初，隨關(guān)回轉(zhuǎn)窯變短以及預(yù)熱器和分解爐系統(tǒng)的開發(fā)，三通道燃燒器被開發(fā)出來，它節(jié)省了一次空氣量，燃燒煤粉時能取得短、分散、強渦流形的火焰。（3）第三代燃燒器。20世紀(jì)90年代末開發(fā)的第三代燃燒器的火焰的細(xì)長，但比

2、較集中。優(yōu)點是火焰溫度高，燃燒器出口處的速度高，減少了一次空氣量。（4）四通道燃燒器。四通道燃燒器是最新的一代燃燒設(shè)備，專門用于回轉(zhuǎn)窯。其設(shè)計可以使用權(quán)火焰的基部形成循環(huán)渦流，在冷窯點火時產(chǎn)生理想的穩(wěn)定火焰。主要的特點是節(jié)能（通過大幅度減少一次空氣量）和減少環(huán)境污染（通過降低NOx排放量。） 1二、四通道燃燒器的理論依據(jù)四通道燃燒器是科研人員根據(jù)冷、熱態(tài)實驗基地的技術(shù)參數(shù)，對國內(nèi)上百家水泥廠進(jìn)行實地考察，以國內(nèi)外三通道煤粉燃燒器為基礎(chǔ)開發(fā)出來的。采用現(xiàn)代最新燃燒技術(shù)-大速差和強旋流理論，使火焰的內(nèi)部范圍的燃料聚集；通過降低一次空氣消耗量來降低火焰根部范圍內(nèi)的氧含量并降低溫度峰值；優(yōu)化燃燒器噴嘴

3、系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)噴嘴的幾何形狀來改變一次風(fēng)量。1、一次空氣量與軸向噴射速度燃燒器的作用首先是保證火焰的長度?；鹧骈L度主要取決于煤粉與燃燒空氣的混合速率，而混合速率主要由燃燒器單位推力（即一次空氣的動量和單位時間輸送空氣的流量）所決定。如果推力大，火焰短，煤粉的潛熱就會在一個小的體積內(nèi)釋放，因而火焰溫度變得很高；如果減小推力而使火焰長度延長，火焰溫度將會下降。 火焰是經(jīng)噴射氣流形成的，確定氣流噴射量的大小是動量（M）。 M=A×V式中：M-動量，%m/s;A-一次空氣體積百分?jǐn)?shù)，%；V -軸向風(fēng)噴速，m/s。對同一種煤來說，其完全燃燒所需的動量是一定的。而對同一型式的燃燒器來說，其動量有

4、一定的范圍，因而一次空氣百分?jǐn)?shù)用量愈低，其軸向噴速愈高。不同型式燃燒器的動量范圍是不同的，因而其噴速也不等，但各種燃燒器的噴速均符合上述規(guī)律。早期燃燒器軸向噴速在100m/s-150/s左右，隨著一次風(fēng)量的降低，目前均設(shè)計在200m/s以上。軸向噴速增加，相應(yīng)增加了火焰長度，降低了峰值溫度，有利于窯皮和耐火磚的使用周期。窯內(nèi)燃料燃燒時，供燃燒用的空氣一是通過燃燒器向窯內(nèi)噴射的低溫一次空氣，另一是從篦冷機來的高溫二次空氣。在燃燒過程 2中，一次空氣量比例降低，則二次空氣量比例就增高。經(jīng)估算當(dāng)二次風(fēng)溫為900時，每降低1%的一次風(fēng)量，多用的二次空氣可使燃料熱耗降13.5kj/kg。早期的三通道燃燒

5、器一次空氣量在12%-15%以上。經(jīng)優(yōu)化，四通道燃燒器一次空氣量已降到7%以下，大大節(jié)省了能量。2、旋流強度與燃料的揮發(fā)分含量除了火焰長度外，燃燒器還應(yīng)保持火焰具有合適的氣體流場。回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的燃燒過程是受擴(kuò)散控制的，在燃燒著火溫度較高的燃料時，火焰的氣體流暢是非常重要的。確保燃料正常著火并穩(wěn)定燃燒的最簡便的方法是使熱的燃燒產(chǎn)物重新回到燃燒器端部與較冷的一次風(fēng)及燃料混合。故要求設(shè)計上應(yīng)設(shè)計上應(yīng)充分考慮燃燒器出口部分的流場，可采用大速差及穩(wěn)燃腔的結(jié)構(gòu)。對于揮發(fā)分低的煤和無煙煤，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒時，著火點高，溫度低且最大熱量區(qū)靠后。為使其揮發(fā)分快速揮發(fā)燃燒，增加燃燒溫度并加快碳粒燃燒，提高火焰溫度，縮短

6、最大熱流距窯頭的位臵，必須有較強的旋流強度。所以，應(yīng)增設(shè)可調(diào)旋流裝臵，形成旋流風(fēng)3、火焰形狀與窯皮的穩(wěn)定性回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過程中，火焰必須保持穩(wěn)定，避免出現(xiàn)陡峭的峰值溫度，且較長的火才能形成穩(wěn)定的窯皮，從而保護(hù)燒成帶耐火磚的使用周期。可采取如下措施：（1)將旋流空氣從輸送煤粉及空氣的內(nèi)管移至管。旋流空氣在煤粉管內(nèi)側(cè)會造成局部的旋流，從而造成陡消的峰值溫度，而在煤粉管外側(cè)則火焰在較長的距離內(nèi)形成旋流，其強度較為均衡，燃料揮發(fā)分揮發(fā)也較均衡，相應(yīng)峰值溫度也較均衡。（2）加大軸流風(fēng)速，并在軸流噴口前端設(shè)臵攏焰罩。風(fēng)速增大，則火焰拉長；前端設(shè)臵攏焰罩，可適當(dāng)減少火焰橫向擴(kuò)散程度，相應(yīng)火焰均衡。（3）調(diào)節(jié)旋流

7、角度和旋流噴速以及軸流噴速，從而調(diào)節(jié)火焰形狀。（4）在燃燒器設(shè)計時，中心空氣采用圓形噴口平行射流，最外層的軸向空氣采用環(huán)形射流或圓形噴口平行射流，這兩種射流均能產(chǎn)生氣流回流，因而在火焰的中間形成一個內(nèi)回流，在火焰外部也形成一個大的回流，這兩種回流有利于煤粉中揮發(fā)分均衡揮發(fā)，減緩峰值陡峭溫度，穩(wěn)定了火焰。4、NOx排放氮化物的生成量隨溫度增高而增加，在燃燒過程中，氧含量愈高，產(chǎn)生的NOx也愈高。采取措施，通過降低火焰的峰值溫度和促使燃燒在局部還原氣氛內(nèi)進(jìn)行，可實現(xiàn)降低NOx排放。三、開發(fā)及應(yīng)用1、技術(shù)方案的確定綜上所述理論依據(jù)，新型四通道燃燒器的技術(shù)方案應(yīng)符合如下要求。（1）所需一次風(fēng)量低，且燃

8、燒的火焰溫度高，峰值均衡；（2）煤種適應(yīng)性強，不同揮發(fā)分的燃煤均能穩(wěn)定燃燒；（3）軸向風(fēng)、煤風(fēng)、環(huán)流風(fēng)及中心風(fēng)均可調(diào)節(jié)，使其動量在一可調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)；（4）燃燒器使用壽命應(yīng)顯著延長，尤其是煤風(fēng)人口和頭部噴嘴處；（5）內(nèi)外風(fēng)出口截面調(diào)節(jié)靈活方便；（6）內(nèi)外風(fēng)閥門調(diào)節(jié)靈活方便，調(diào)節(jié)特性好；（7）燃燒器頭部有一高溫?zé)煔饣匦纬傻呢?fù)壓區(qū)，可避免產(chǎn)生局部高溫，沿窯長的溫度曲線變化平衡，因而可有效抑制“燃燒NOx”和“高溫NOx”的產(chǎn)生，降幅達(dá)20%-30%，煙氣排放達(dá)國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。2、結(jié)構(gòu)特點燃燒器系統(tǒng)由燃燒器本體、煤粉輸送管、行走小車、點火油槍系統(tǒng)組成；主體外風(fēng)管、環(huán)流風(fēng)管、煤風(fēng)風(fēng)管、中心風(fēng)風(fēng)管、支撐管、

9、中心套管以及各部分進(jìn)風(fēng)管組成。其中燃燒器的頭部結(jié)構(gòu)是該設(shè)備的關(guān)鍵部件，如圖1所示。（1）燃燒器最內(nèi)層為中心風(fēng)道，在它的頭部裝有火焰穩(wěn)定器，只有少量的空氣通過?；鹧娣€(wěn)定器由耐熱鋼板組成。圓板中心均勻的分布有小孔，允許中心風(fēng)接觸圓板面上的火焰，此處風(fēng)速為60m/s。（2）煤粉風(fēng)道位于中心風(fēng)道的外層，煤風(fēng)夾帶著煤粉氣流以委小的分散度將煤粉噴人，與一次風(fēng)混合進(jìn)行燃燒。在煤粉風(fēng)道的外側(cè)火焰在較長的距離內(nèi)形成旋流，其強度較為均衡，燃料揮發(fā)分揮發(fā)也較均衡，相應(yīng)峰值溫度也較均衡。此處的風(fēng)速為20-25m/x可調(diào)。（3）環(huán)流風(fēng)風(fēng)道的頭部裝有20o 25o 30o等不同角度的旋流裝臵，它使環(huán)流風(fēng)在出口處產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，

10、同時向四周噴射，旋流器的旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)方向一致。通過改變出口截面，改變出口風(fēng)速，從而改變火焰形狀。環(huán)流通風(fēng)道的頭部出口風(fēng)速可控制在通過調(diào)節(jié)出口截面，改變徑向空氣流量，而改為火焰形狀。（4）噴煤管的最外層為軸流風(fēng)道，其頭部為帶槽形通道的出口，可 5以單獨噴射空氣，通過改變出口截面改變出口風(fēng)速，從而改變火焰形狀。（5）外部套管位于燃燒器的最外部，比其它頭部裝臵長出50mm，目的是為了在產(chǎn)生碗狀效應(yīng)時發(fā)生氣體膨脹。在噴煤管的外風(fēng)管上設(shè)有防止噴煤管彎曲的筋板。（6）各風(fēng)道頭部錐體的角度是噴煤管設(shè)計的關(guān)鍵，在一次風(fēng)一定的情況下，參數(shù)的大小直接影響燃燒器的動量范圍，與噴射速度有直接關(guān)系。（7）煤風(fēng)入風(fēng)

11、管為上下分半式結(jié)構(gòu)，中分面能過螺栓和定位銷連接，在其內(nèi)部設(shè)有分半式可更換耐磨套，在煤粉管入口處的磨損三角區(qū)內(nèi)設(shè)有滲炭化鎢耐磨層，其硬度為HRC60-63，有較強的耐磨性。另外分半式內(nèi)設(shè)有外耐磨套的被沖刷面亦設(shè)有滲炭化鎢耐磨層，這種設(shè)計的特點是在更換時非常方便，不需將噴煤管抽出，直接更換。在噴煤管的煤粉化鎢耐磨層，這種設(shè)計的特點是在更換時非常方便，不需將噴煤管抽出，直接更換。在噴煤管的煤粉入口處設(shè)有檢查孔，可隨時檢查其磨損情況。（8）每個風(fēng)管的相應(yīng)位臵設(shè)有絲杠調(diào)節(jié)裝臵和相應(yīng)的膨脹節(jié)。通過調(diào)節(jié)絲杠的伸縮，可調(diào)節(jié)相應(yīng)的風(fēng)管，其調(diào)節(jié)范圍為沿軸向±50mm。為了調(diào)整方便，特設(shè)臵了調(diào)節(jié)手柄。（9

12、）油槍的頭部是一種霧化燃燒器，噴嘴本體連接到兩個平行的供油管，分別為進(jìn)油和回油，通過調(diào)節(jié)回油管路上的回油節(jié)流裝臵來控制噴嘴處的壓力，從而調(diào)節(jié)其霧化效果。（10）工藝送煤風(fēng)管與燃燒器之間可以用伸縮節(jié)裝臵連接，兩端可伸縮管的球形聯(lián)接裝臵可保證水平、垂直及軸向方向調(diào)整燃燒器位臵，其調(diào)整角度為10o，距離為1500mm。（11）特別設(shè)計了行走小車，蝸輪絲杠調(diào)節(jié)機構(gòu)可使噴煤管出口端面中心沿圓方向350mm范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)，使其達(dá)到最佳的效果。在噴煤管工作時，以熱態(tài)窯口為基點，噴煤管允許向前移動1050mm，此時，設(shè)在軌道上的限位開關(guān)動作，小車停止向前移動；再次起動時，小車僅允許向后移動，噴煤管亦允許退出窯

13、口200mm。在該位臵設(shè)臵了第2個開關(guān)，開關(guān)動作后小車停止移動，再起動時，小車允許向前或向后移動。導(dǎo)軌的尾端設(shè)有檢修時噴煤管移出回轉(zhuǎn)窯極限們臵的限位開關(guān)。綜上所述，新型四通道燃燒器主要特點如下：（1）一次風(fēng)比例低，僅為5%-7%，節(jié)能降耗顯著，與傳統(tǒng)燃燒器相比節(jié)煤10%以上。（2）噴頭部分采用耐高溫、抗高溫氧化的特殊耐熱鋼鑄件機加工制成，提高了頭部的抗高溫變形能力。（3）易磨損部位，采用獨有的防磨技術(shù)處理，耐磨性能優(yōu)異，且易于更換。（4）火焰形狀規(guī)整適宜，活潑有力溫度高，窯內(nèi)溫度分布合理。（5）熱力集中穩(wěn)定，卷吸二次風(fēng)能力強，提高冷卻機熱效率。（6）火焰調(diào)節(jié)靈活，簡單方便，可調(diào)范圍大，可達(dá)1：

14、10。（7）熱工制度合理，可提高臺時產(chǎn)量5%-10%，水泥熟料早期強度提高3-5MPa。（8）低NOx排放量，降幅達(dá)20%-30%。（9）使用壽命長，對煤質(zhì)適應(yīng)性強，可燒劣質(zhì)煤、低揮發(fā)分煤、 無煙煤和煙煤。（10）適用范圍廣，可用于各種窯型的回轉(zhuǎn)窯。四、TC型窯頭型燃燒器頭部技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)組TC型窯頭型燃燒器頭部技術(shù)參數(shù)內(nèi)風(fēng)道間隙7.5mm,風(fēng)速80180m/s，截面積9361.3mm2。 外風(fēng)道間隙9mm,風(fēng)速100400m/s,截面積13536mm2。 旋流器角度60°。煤風(fēng)道間隙47mm,風(fēng)速2030m/s。中心風(fēng)風(fēng)速4060m/s，多孔盤圓孔直徑6mm，48個圓孔。油槍通道直徑86mm。外部套管伸出62mm。中心套管伸出40mm。注：燃燒器支點前后調(diào)節(jié)比例：3：1一、窯頭燃燒系統(tǒng)的構(gòu)成由送煤羅茨風(fēng)機，轉(zhuǎn)子秤計量系統(tǒng)，一次風(fēng)機燃燒器以及送風(fēng)、送煤連接管道構(gòu)成。二、各主機性能及參數(shù)1、一次風(fēng)機（羅茨風(fēng)機）功率：變頻調(diào)速110kw，最高轉(zhuǎn)速880rpm風(fēng)量：8600m3/h風(fēng)壓：最大25000Pa2、事故風(fēng)機（離心風(fēng)機）功率：11kw風(fēng)量：2262m3/h風(fēng)壓：7276Pa3、柴油燃燒裝臵燃料品種：0柴油工作流量：最大1800 l/h，系統(tǒng)流量36 l/min工作壓力：最大4MPa，最高：5.5MPa4、送煤風(fēng)機（羅茨風(fēng)機）流量：80.5 m