固體燃料煤的燃燒設(shè)備

固體燃料煤的燃燒設(shè)備【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、了解煤燃燒技術(shù)的主要內(nèi)容；2、了解燃燒器的發(fā)展過程；3、掌握回轉(zhuǎn)窯對煤粉燃燒器的要求及設(shè)計基本原則4、熟悉各型窯用燃燒器的結(jié)構(gòu)與性能。一、概述工業(yè)上固體煤的燃燒方法層狀燃燒法：直接燃燒未經(jīng)加工的塊煤煤粉燃燒法：將煤粉用噴然法燃燒沸騰燃燒法：將地質(zhì)、劣質(zhì)的碎煤進(jìn)行流態(tài)化燃燒燃燒效率很高高效，次于煤粉燃燒燃燒效率低，自控能力低，污染大，水泥工業(yè)鮮有應(yīng)用因此，只介紹前兩種，重點是噴煤法二、煤粉燃燒技術(shù)3.三種風(fēng)一次風(fēng)：帶攜煤粉的這部分空氣二次風(fēng)：到回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的助燃空氣三次風(fēng)：到分解爐內(nèi)的助燃空氣1.煤磨的雙重功能：粉磨和烘干，常用立磨或球磨2.煤粉的燃燒方法：噴燃法原理：用小量的空氣以較高的動量攜帶煤粉至需要燃燒的地方高效的著火燃燒以放出熱量組織煤粉燃燒的裝置？三.煤粉燃燒器煤粉燃燒器，水泥行業(yè)又稱噴煤管、煤粉燒嘴、煤粉噴嘴，分為窯用和爐用兩種四、回轉(zhuǎn)窯用噴煤管首先是用具有一定動量的空氣（一次風(fēng)）攜帶一定量的煤粉噴入窯內(nèi)實現(xiàn)著火燃燒。其次在大量來自冷卻機(jī)的預(yù)熱空氣（二次風(fēng)）助燃下，煤粉實現(xiàn)完全燃燒。形成具有一定長度、形狀和“剛度”的穩(wěn)定火焰。從煤粉噴入窯內(nèi)后到實現(xiàn)著火燃燒為止，所經(jīng)歷的一段軌跡被稱為：黑火頭。有個明亮的火焰，屬于有焰燃燒輝焰燃燒，特殊的無焰燃燒不難理解，所用煤的揮發(fā)分越多、灰分越少，煤粉就越易燃燒，黑頭也就越短燃燒器的端部一定要有高溫保護(hù)措施，窯防止因局部高溫會是熟料溫度過高、熟料發(fā)粘而在燃燒器前方堆積的問題窯回轉(zhuǎn)對煤粉燃燒器的要求1對燃料具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，尤其是在燃燒無煤煙或劣質(zhì)煤時，能保證完全燃燒。2火焰形狀能使整個燒成帶具有強(qiáng)而均勻的熱輻射，有利于熟料結(jié)粒、礦物晶相正常發(fā)育，防止燒成帶揚(yáng)塵，形成穩(wěn)定的窯皮，延長耐火磚使用壽命。3.火焰穩(wěn)定，受喂煤量、煤質(zhì)和窯情變化波動的影響小。4.調(diào)節(jié)靈敏、方便，適應(yīng)不同窯情的變化，滿足燒不同煤質(zhì)和形成不同火焰的要求,同時，一次風(fēng)的含量要盡可能少5.從環(huán)?？紤]，必須減少CO和NOx排放量窯用噴煤管傳統(tǒng)窯用單通道噴煤管現(xiàn)代窯用多通道噴煤管現(xiàn)代窯用三通道噴煤管現(xiàn)代窯用雙通道噴煤管現(xiàn)代窯用四通道噴煤管新式窯用燃燒器可燃廢棄物噴射槍固體燃料脈沖燒嘴固、氣、液燃料掍混燒嘴單通道燃燒器。只有一個風(fēng)煤通道，為提高風(fēng)速，保證剛度，通常增加傾斜1~6度拔哨，平行管和鳳翅單通道噴煤管的不足及改進(jìn)辦法1.火焰形狀固定，縱向位置調(diào)整只能通過移動噴煤管完成2.一次風(fēng)量占總風(fēng)量的20﹪~30﹪，風(fēng)速僅有40~70m/s，個別可達(dá)到90m/s

，火焰調(diào)節(jié)范圍窄，靈活性小，對不同煤質(zhì)適應(yīng)性差3。風(fēng)、煤混合不均勻?qū)е氯紵什桓?，且火焰剛度不?.調(diào)節(jié)靈敏、方便，適應(yīng)不同窯情的變化，無減少CO和NOx的措施2：三三通通道道燃燃燒燒器器原理理：：利利用用直直流流、、旋旋流流組組成成的的射射流流方方式式來來強(qiáng)強(qiáng)化化煤煤粉粉燃燃燒燒過過程程，，其其特特點點是是將將噴噴出出的的空空氣氣分分為為多多股股（（即即內(nèi)內(nèi)風(fēng)風(fēng)、、外外風(fēng)風(fēng)和和煤煤風(fēng)風(fēng)）），，利利用用他他們們不不同同的的風(fēng)風(fēng)速速和和方方向向，，從從而而形形成成多多個個通通道道。。內(nèi)風(fēng)風(fēng)通通道道的的出出口口端端裝裝有有旋旋流流葉葉片片，，所所以以又又稱稱為為內(nèi)內(nèi)旋旋流流風(fēng)風(fēng)。。外風(fēng)風(fēng)通通道道為為直直流流的的環(huán)環(huán)狀狀通通道道以以保保持持直直流流風(fēng)風(fēng)與與高高風(fēng)風(fēng)速速從從而而保保證證火火焰焰有有一一定定的的長長度度、、形形狀狀、、剛剛度度。。外外風(fēng)風(fēng)又又稱稱作作外外軸軸流流風(fēng)風(fēng)中間間通通道道為為輸輸送送煤煤粉粉的的通通道道，，稱稱為為煤煤風(fēng)風(fēng)此外外三三通通道道噴噴煤煤管管還還設(shè)設(shè)有有一一個個調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器和和一一個個燃燃油油點點火火點點三股股風(fēng)風(fēng)在在出出口口處處匯匯合合形形成成了了同同軸軸旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的的復(fù)復(fù)雜雜射射流流。。操操作作時時通通過過改改變變內(nèi)內(nèi)、、外外風(fēng)風(fēng)速速和和風(fēng)風(fēng)量量的的比比例例（（旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器手手柄柄）），，可可以以靈靈活活調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)火火焰焰形形狀狀和和燃燃燒燒強(qiáng)強(qiáng)度度，，以以滿滿足足窯窯內(nèi)內(nèi)煅煅燒燒熟熟料料溫溫度度分分布布的的要要求求。。典型型三三通通道道煤煤粉粉燃燃燒燒器器（一一））：：三三通通道道煤煤粉粉燃燃燒燒器器《法國國皮皮拉拉德德公公司司》這種種噴噴煤煤管管的的內(nèi)內(nèi)、、外外兩兩個個通通道道為為凈凈風(fēng)風(fēng)道道，，分分別別為為：：內(nèi)內(nèi)風(fēng)風(fēng)通通道道和和外外風(fēng)風(fēng)通通道道內(nèi)風(fēng)風(fēng)通通道道出出口口端端裝裝有有旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)葉葉片片，，內(nèi)內(nèi)凈凈風(fēng)風(fēng)：：內(nèi)內(nèi)旋旋流流風(fēng)風(fēng)（（有有助助于于風(fēng)風(fēng)、、煤煤混混合合））。。外外凈凈風(fēng)風(fēng)通通道道為為直直流流的的環(huán)環(huán)狀狀通通道道以以保保持持直直流流風(fēng)風(fēng)與與高高風(fēng)風(fēng)速速，，保保證證火火焰焰具具有有一一定定的的長長度度、、形形狀狀和和““剛剛度度””。。內(nèi)、、外外風(fēng)風(fēng)之之間間的的通通道道為為輸輸送送煤煤粉粉的的通通道道：：煤煤風(fēng)風(fēng)通通道道各通通道道出出口口處處一一般般設(shè)設(shè)有有““鈍鈍體體””，，““鈍鈍體體””起起到到了了火火焰焰穩(wěn)穩(wěn)定定器器的的作作用用，，具具體體來來說說，，就就是是鈍鈍體體能能加加強(qiáng)強(qiáng)高高溫溫?zé)煙煔鈿獾牡幕亓髁?，保保持持煤煤粉粉著著火火燃燃燒燒所所需需的的高高溫溫。。此外外，，三三通通道道噴噴煤煤管管還還設(shè)設(shè)有有一一個個調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器和和一一個個燃燃油油點點火火器器。。此窯窯用用三三通通道道噴噴煤煤管管一一次次風(fēng)風(fēng)比比例例為為12%~14%，一一次次風(fēng)風(fēng)的的風(fēng)風(fēng)速速為為120m/s（二二））：：Pyro-Jet噴煤煤管管《德國國洪洪堡堡公公司司》PYRO-Jet噴嘴嘴不不像像一一般般三三通通道道噴噴嘴嘴那那樣樣從從環(huán)環(huán)形形縫縫隙隙噴噴出出，，而而是是沿沿噴噴嘴嘴外外圓圓排排成成環(huán)環(huán)狀狀的的8~18個獨獨立立噴噴嘴嘴噴噴出出，，提提高高了了噴噴射射速速度度或或者者在在保保持持一一定定噴噴出出速速度度的的情情況況下下減減少少外外凈凈風(fēng)風(fēng)量量，，從從而而減減少少不不能能預(yù)預(yù)熱熱的的一一次次風(fēng)風(fēng)量量該噴噴煤煤管管各各風(fēng)風(fēng)道道之之間間還還采采取取了了較較大大的的風(fēng)風(fēng)速速差差。。一次次風(fēng)風(fēng)的的比比例例為為6%~8%。該噴噴煤煤管管也也適適合合于于低低活活性性、、低低質(zhì)質(zhì)燃燃料料，，包包括括揮揮發(fā)發(fā)份份含含量量較較低低的的貧貧煤煤、、無無煙煙煤煤、、焦焦炭炭、、質(zhì)質(zhì)量量較較差差的的褐褐煤煤以以及及石石油油焦焦等等。。采用用該該噴噴煤煤管管的的回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)窯窯內(nèi)內(nèi)其其燒燒成成帶帶窯窯皮皮均均齊齊，，窯窯齡齡延延長長，，操操作作穩(wěn)穩(wěn)定定，，熟熟料料的的質(zhì)質(zhì)量量和和產(chǎn)產(chǎn)量量都都有有提提高高。。另另外外，，較較低低的的一一次次風(fēng)風(fēng)量量是是火火焰焰高高溫溫區(qū)區(qū)含含氧氧量量降降低低其其高高速速直直流流風(fēng)風(fēng)能能迅迅速速均均勻勻的的分分散散煤煤粉粉與與熱熱氣氣流流，，這這即即可可縮縮小小噴噴煤煤管管出出口口附附近近的的超超高高溫溫區(qū)區(qū)域域，，又又能能縮縮短短煤煤粉粉和和熱熱氣氣流流在在火火焰焰高高溫溫區(qū)區(qū)的的停停留留時時間間，，從從而而降降低低NOx生成量量。PYRO-JET窯用三三通道道噴煤煤管進(jìn)進(jìn)行了了多次次的結(jié)結(jié)構(gòu)改改進(jìn)新型PYRO-JET窯用三三通道道噴煤煤管的的特點點有三三點：：第一：：它的的氣流流特性性和燃燃料特特性以以及各各部分分結(jié)構(gòu)構(gòu)都經(jīng)經(jīng)過了了更為為科學(xué)學(xué)的研研究和和優(yōu)化化。第二：：它的的中心心處有有可燃燃廢棄棄物的的燃燒燒管。。第三：：它的的最外外面是是冷卻卻管，，所噴噴出的的冷空空氣能能夠有有效的的保護(hù)護(hù)噴煤煤管，，提高高其可可靠性性與延延長壽壽命，，也能能保護(hù)護(hù)窯皮皮和耐耐火襯襯料。。（三））：Rwirlax型煤粉粉燃燒燒器Rwirlax是將swirlax軸流風(fēng)風(fēng)與煤煤風(fēng)間間的一一段環(huán)環(huán)形分分隔壁壁去掉掉形成成一個個混合合室四通道道煤粉粉燃燒燒器（1）工作作原理理如圖1所示，，煤粉粉由氣氣流攜攜帶從從煤風(fēng)風(fēng)管按按一定定的擴(kuò)擴(kuò)散角角度向向外噴噴出，，由外外鄰的的旋流流風(fēng)傳傳給相相當(dāng)高高的動動量和和動量量矩，，以高高速度度螺旋旋前進(jìn)進(jìn)，并并繼續(xù)續(xù)徑向向擴(kuò)散散，與與高速速射出出的軸軸流風(fēng)風(fēng)束相相遇。。軸流流風(fēng)束束的插插入，，進(jìn)一一步增增強(qiáng)了了煤風(fēng)風(fēng)的混混合(包括周周圍的的二次次風(fēng))，并可可調(diào)節(jié)節(jié)火焰焰的發(fā)發(fā)散程程度、、長短短和粗粗細(xì)。。中心心風(fēng)的的作用用是促促使中中心部部分的的少量量煤粉粉及CO的燃燒燒更為為充分分，并并起穩(wěn)穩(wěn)流的的作用用。由由于這這種燃燃燒機(jī)機(jī)理和和旋流流風(fēng)、、軸流流風(fēng)具具有的的高速速度，，燃燒燒是非非常迅迅速和和完全全的。。圖1四通道道煤粉粉燃燒燒器火焰中中各種種氣流流及煤煤粉流流動示示意圖圖（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)原理理該四通通道燃燒器器的結(jié)結(jié)構(gòu)組成如如圖2所示。。圖2四通道道煤粉粉燃燒燒器結(jié)構(gòu)示示意管路:共分5條，分分別為為軸流流風(fēng)道道、旋旋流風(fēng)風(fēng)道、、煤風(fēng)風(fēng)道、、中心心風(fēng)道道和燃燃油管管。噴噴嘴嘴:由特殊殊材料料加工工，各各管道道的出出口面面積可可調(diào)，，從而而調(diào)節(jié)節(jié)噴出出的速速度，，是保保證火火焰形形狀及及壽命命的關(guān)關(guān)鍵部部件之之一。。金金屬波波紋補(bǔ)補(bǔ)償器器:是聯(lián)接接各管管路密密封和和調(diào)節(jié)節(jié)火焰焰形狀狀的主主要部部件。。蝶蝶閥:用于調(diào)調(diào)節(jié)風(fēng)風(fēng)量。。壓壓力表表:間接顯顯示燃燃燒器器內(nèi)風(fēng)風(fēng)口噴噴出速速度。。保保護(hù)層層:即耐火火澆注注層，，用戶戶自行行澆注注。燃燃燒燒器的的調(diào)節(jié)節(jié)方法法:軸流風(fēng)風(fēng)、旋旋流風(fēng)風(fēng)和中中心風(fēng)風(fēng)的入入口上上都裝裝有蝶蝶閥，，可單單獨地地調(diào)節(jié)節(jié)各風(fēng)風(fēng)量和和比例例。旋旋動調(diào)調(diào)節(jié)螺螺母，，可把把各管管向內(nèi)內(nèi)壓入入或向向外拉拉出，，調(diào)節(jié)節(jié)各噴噴出口口面積積大小小從而而調(diào)節(jié)節(jié)噴出出的速速度。。（3）特點點第一：：與三三通道道噴煤煤管相相比，，增加加了中中心風(fēng)風(fēng)通道道。中心風(fēng)風(fēng)的作作用：：能防防止因因煤粉粉回流流和窯窯灰沉沉積堵堵塞噴噴煤管管管口口、能能使窯窯內(nèi)火火焰更更穩(wěn)定定、能能延長長噴煤煤管使使用壽壽命、、能降降低NOx生成量量、能能保護(hù)護(hù)窯皮皮和延延長耐耐火襯襯料壽壽命、、能減減少相相關(guān)工工藝事事故、、能輔輔助調(diào)調(diào)節(jié)火火焰形形狀、、能改改善熟熟料質(zhì)質(zhì)量。。第二：：在保保證各各項優(yōu)優(yōu)良性性能的的同時時，將將一次次風(fēng)量量降到到4%~7%。第三：：各風(fēng)風(fēng)道之之間采采取很很大的的風(fēng)速速差，，以充充分發(fā)發(fā)揮高高溫氣氣流的的“卷卷吸““效應(yīng)應(yīng)、““回流流”效效應(yīng)來來確保保著火火所需需的高高溫條條件。。1--外凈風(fēng)風(fēng)通道道2--旋流風(fēng)風(fēng)通道道3--風(fēng)煤通通道4--中心冷冷風(fēng)通通道5--燃油點點火裝裝置1、Rotaflam燃燒器器Rotaflam窯用煤煤粉燃燃燒器器的特特點：：第一：：點火火用的的燃油油燒嘴嘴或燃燃?xì)鉄裏斓牡闹行男奶坠芄苌嫌杏锈g體體，可可在火火焰根根部形形成回回流區(qū)區(qū)來確確保火火焰穩(wěn)穩(wěn)定；；第二：：旋流流風(fēng)在在直流流風(fēng)與與煤風(fēng)風(fēng)之間間，以以延緩緩煤粉粉與空空氣混混合，，使火火焰根根部前前幾米米處的的形狀狀良好好，這這可降降低火火焰峰峰值溫溫度來來保護(hù)護(hù)窯皮皮和防防止結(jié)結(jié)圈，，也降降低了了NOx生成量量;第三：：外套套管向向外延延伸到到超過過燃燒燒器噴噴口，，以避避免空空氣過過早擴(kuò)擴(kuò)散，，這樣樣由于于“碗碗狀效效應(yīng)””，使使火焰焰的形形狀更更佳；；第四：：直流流風(fēng)通通過沿沿環(huán)形形分散散的小小圓孔孔噴出出，它它與外外伸套套管相相結(jié)合合可使使火焰焰集中中有力力，同同時使使CO2含量高高的煙煙氣向向火焰焰根部部回流流來降降低O2含量從從而降降低NOx生成量量；第五：：調(diào)整整各個個通道道間的的相對對位置置，改改變各各自的的出口口截面面積，，可調(diào)調(diào)整火火焰形形狀。。而用用以調(diào)調(diào)整內(nèi)內(nèi)、外外風(fēng)量量的閥閥門，，只在在開窯窯點火火初期期使用用，正正常生生產(chǎn)時時全部部開啟啟以減減少閥閥門壓壓損；；第六：：一次次風(fēng)量量降為為6%。2、Duoflex燃燒器器丹麥F.LSmidth公司在在總結(jié)結(jié)過去去采用用三通通道噴噴煤管管Swirlex型和Centrax型燃燒燒器經(jīng)經(jīng)驗的的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，，于1996年推出出了新新型的的第三三代水水泥窯窯用噴噴煤管管——雙調(diào)節(jié)節(jié)伸縮縮式Duoflex燃燒器器。F．L_史密斯斯(FLS)Duoflex燃燒器器結(jié)構(gòu)如如圖：：主要由由外管管與內(nèi)內(nèi)管組組成。。外管管里面面含有有內(nèi)筒筒，內(nèi)內(nèi)筒上上側(cè)有有兩個個調(diào)整整螺栓栓，下下側(cè)有有兩條條軌道道，內(nèi)內(nèi)筒頭頭部設(shè)設(shè)有一一圈切切向螺螺旋葉葉片。。燃燒燒器的的內(nèi)管管設(shè)有有4個通道道，由由外到到內(nèi)分分別是是內(nèi)風(fēng)風(fēng)通道道、煤煤風(fēng)通通道、、中心心風(fēng)通通道、、及燃燃油通通道。。在外外管與與內(nèi)管管之間間也組組成一一個通通道，，即外外風(fēng)通通道DUOFLEX燃燒燒器以以兩個個同中中心且且緊密密環(huán)圍圍著的的環(huán)狀狀煤通通道的的環(huán)型型縫隙隙來輸輸送一一次風(fēng)風(fēng)。這這兩個個外部部管道道形成成了一一個非非常嚴(yán)嚴(yán)格的的結(jié)構(gòu)構(gòu)保證證燃燒燒的穩(wěn)穩(wěn)定。。新增增的中中心管管不僅僅有利利于調(diào)調(diào)節(jié)火火焰中中心壓壓力而而且可可以輸輸送第第二種種燃料料工藝特點：：（1）減減少少了一次風(fēng)風(fēng)風(fēng)量。（2）可可簡簡易調(diào)節(jié)旋旋流強(qiáng)度。。（3）空空氣氣噴嘴面積積可以進(jìn)行行合理的調(diào)調(diào)節(jié)，保證證燃燒的穩(wěn)穩(wěn)定。（4）燃燃燒燒器中心可可噴射第二二種燃料，，兩種不同同燃料間的的轉(zhuǎn)換十分分方便。（5）低低的的NOX生生成量保證證了環(huán)保的的要求此外，DUOFLEX燃燒燒器除可以以用煤粉或或者焦碳﹑﹑油﹑天然然氣或其中中任何燃料料的混合物物來燒制生生料外，還還可以用合合適的特殊殊管道（中中心管道））來輸送第第二種燃料料例如：塑塑料垃圾﹑﹑木削﹑泥泥煤等奧地利尤尼滋滋姆水泥公司司M.A.S要用燃燒器德國洪堡公司司KHDPyro—Jet噴射燃燃燒器武漢理工大學(xué)學(xué)EPIC窯用四通道煤煤粉燃燒器泰國SIAM公司合肥水泥研究究院HP型窯用四通道道煤粉燃燒器器其它國產(chǎn)燃燒燒器衡量燃燒器性性能優(yōu)劣的重重要指標(biāo)是一一次風(fēng)用量。。旋流式煤粉粉燃燒器是利利用直流風(fēng)與與旋流風(fēng)形成成組合射流及及中心風(fēng)形成成的平衡流的的方式來強(qiáng)化化煤粉燃燒，，由于燃燒器器的結(jié)構(gòu)特殊殊，煤粉被送送入燃燒區(qū)域域內(nèi)，通過渦渦流、回流等等方式和噴射射效能，使煤煤粉與燃燒空空氣充分混合合，迅速點燃燃并充分燃燒燒。當(dāng)前性能能優(yōu)良的四風(fēng)風(fēng)道煤粉燃燒燒器一次風(fēng)用用量可降到5～7％，甚至3～4％，既可以燒燒優(yōu)質(zhì)煙煤，，也可以燒劣劣質(zhì)煤、低揮揮發(fā)份煤、無無煙煤、石油油焦、煤頁巖巖、廢輪胎和和生活垃圾等等。甚至燒兩兩種以上燃料料的五風(fēng)道，，燃燒器將向向著最優(yōu)化及及CO和NOx排放量最低的的方向發(fā)展。。在一定范圍內(nèi)內(nèi)降低一次風(fēng)風(fēng)所用比例，，從而增加二二次風(fēng)的利用用，提高了燃燃燒速度和系系統(tǒng)熱效率。。國內(nèi)外的理理論分析和生生產(chǎn)統(tǒng)計均表表明:一次風(fēng)每降低低1%，熟料單位熱熱耗便可降低低(2～3)×4.18kj/kg熟料.同時，我們知知道中心風(fēng)約約占一次風(fēng)量量的2%～4%,采用小孔形式式噴出多股低低速射流風(fēng),能穩(wěn)定火焰,保護(hù)噴嘴頭部部,減少NOx有害氣體;最近研究