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1、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
2、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，对国上百家水泥厂进行实地考察，以国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，使火焰的部围的燃料聚集；通过降低一次空气消耗量来降低火焰根部围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
3、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=AV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，其动量有一定的围，因而一次空气百分数用量愈
4、低，其轴向喷速愈高。不同型式燃烧器的动量围是不同的，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。窑燃料燃烧时，供燃烧用的空气一是通过燃烧器向窑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
5、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，
6、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管移至管。旋流空气在煤粉管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
7、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
8、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围；（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）外风出口截面调节灵活方便；（6）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设备的关键部件
9、，如图1所示。（1）燃烧器最层为中心风道，在它的头部装有火焰稳定器，只有少量的空气通过。火焰稳定器由耐热钢板组成。圆板中心均匀的分布有小孔，允许中心风接触圆板面上的火焰，此处风速为60m/s。（2）煤粉风道位于中心风道的外层，煤风夹带着煤粉气流以委小的分散度将煤粉喷人，与一次风混合进行燃烧。在煤粉风道的外侧火焰在较长的距离形成旋流，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。此处的风速为20-25m/x可调。（3）环流风风道的头部装有20o 25o 30o等不同角度的旋流装置，它使环流风在出口处产生旋转，同时向四周喷射，旋流器的旋转方向与转窑的转方向一致。通过改变出口截面，改
10、变出口风速，从而改变火焰形状。环流通风道的头部出口风速可控制在通过调节出口截面，改变径向空气流量，而改为火焰形状。（4）喷煤管的最外层为轴流风道，其头部为带槽形通道的出口，可以单独喷射空气，通过改变出口截面改变出口风速，从而改变火焰形状。（5）外部套管位于燃烧器的最外部，比其它头部装置长出50mm，目的是为了在产生碗状效应时发生气体膨胀。在喷煤管的外风管上设有防止喷煤管弯曲的筋板。（6）各风道头部锥体的角度是喷煤管设计的关键，在一次风一定的情况下，参数的大小直接影响燃烧器的动量围，与喷射速度有直接关系。（7）煤风入风管为上下分半式结构，中分面能过螺栓和定位销连接，在其部设有分半式可更换耐磨套，
11、在煤粉管入口处的磨损三角区设有渗炭化钨耐磨层，其硬度为HRC60-63，有较强的耐磨性。另外分半式设有外耐磨套的被冲刷面亦设有渗炭化钨耐磨层，这种设计的特点是在更换时非常方便，不需将喷煤管抽出，直接更换。在喷煤管的煤粉化钨耐磨层，这种设计的特点是在更换时非常方便，不需将喷煤管抽出，直接更换。在喷煤管的煤粉入口处设有检查孔，可随时检查其磨损情况。（8）每个风管的相应位置设有丝杠调节装置和相应的膨胀节。通过调节丝杠的伸缩，可调节相应的风管，其调节围为沿轴向50mm。为了调整方便，特设置了调节手柄。（9）油枪的头部是一种雾化燃烧器，喷嘴本体连接到两个平行的供油管，分别为进油和回油，通过调节回油管路上
12、的回油节流装置来控制喷嘴处的压力，从而调节其雾化效果。（10） 工艺送煤风管与燃烧器之间可以用伸缩节装置连接，两端可伸缩管的球形联接装置可保证水平、垂直及轴向方向调整燃烧器位置，其调整角度为10o，距离为1500mm。（11）特别设计了行走小车，蜗轮丝杠调节机构可使喷煤管出口端面中心沿圆方向350mm围自由调节，使其达到最佳的效果。在喷煤管工作时，以热态窑口为基点，喷煤管允许向前移动1050mm，此时，设在轨道上的限位开关动作，小车停止向前移动；再次起动时，小车仅允许向后移动，喷煤管亦允许退出窑口200mm。在该位置设置了第2个开关，开关动作后小车停止移动，再起动时，小车允许向前或向后移动。导
13、轨的尾端设有检修时喷煤管移出回转窑极限们置的限位开关。 综上所述，新型四通道燃烧器主要特点如下：（1）一次风比例低，仅为5%-7%，节能降耗显著，与传统燃烧器相比节煤10%以上。（2）喷头部分采用耐高温、抗高温氧化的特殊耐热钢铸件机加工制成，提高了头部的抗高温变形能力。（3）易磨损部位，采用独有的防磨技术处理，耐磨性能优异，且易于更换。（4）火焰形状规整适宜，活泼有力温度高，窑温度分布合理。（5）热力集中稳定，卷吸二次风能力强，提高冷却机热效率。（6）火焰调节灵活，简单方便，可调围大，可达1：10。（7）热工制度合理，可提高台时产量5%-10%，水泥熟料早期强度提高3-5MPa。（8）低NOx
14、排放量，降幅达20%-30%。（9）使用寿命长，对煤质适应性强，可烧劣质煤、低挥发分煤、 无烟煤和烟煤。（10）适用围广，可用于各种窑型的回转窑。四、TC型窑头型燃烧器头部技术参数及结构组TC型窑头型燃烧器头部技术参数中心风风速4060m/s，多孔盘圆孔直径6mm，48个圆孔。旋流器角度60。内风道间隙7.5mm,风速80180m/s，截面积9361.3mm2。油枪通道直径86mm。外风道间隙9mm,风速100400m/s,截面积13536mm2。煤风道间隙47mm,风速2030m/s。面积中心套管伸出40mm。外部套管伸出62mm。注：燃烧器支点前后调节比例：3：1一、窑头燃烧系统的构成由送
15、煤罗茨风机，转子秤计量系统，一次风机燃烧器以及送风、送煤连接管道构成。二、各主机性能及参数1、一次风机（罗茨风机）v 功率：变频调速110kw，最高转速880rpmv 风量：8600m3/hv 风压：最大25000Pa2、事故风机（离心风机）v 功率：11kwv 风量：2262m3/hv 风压：7276Pa3、柴油燃烧装置燃料品种：0柴油v 工作流量：最大1800 l/h，系统流量36 l/minv 工作压力：最大4MPa，最高：5.5MPa4、送煤风机（罗茨风机）v 流量：80.5 m3/minv 转速：1450rpmv 风压：最大63kpav 功率：160kw5、转子秤v 功率：变频电机5
16、.5kwv 压缩空气用量：20Nm3/hv 压缩空气压力：23barv 喂煤量：最大16.47t/hv 煤粉水份：小于2.5%6、燃烧器v 燃料：煤粉 柴油v 燃煤量：最大14200kg/hv 一次风供风压力：2500Pav 一次风比例：小于10v 总长度：14660mm，进窑约8m五、窑头燃烧器常见故障及处理方法常见故障及处理方法（一）现象产生原因处理办法注意事项熄火、气体喷出速度大于火焰传播速度很多，煤粉来不及燃烧就通过了预燃区；、油路不畅；、煤粉质量不好。、降低一次风机转速；、调大油孔，增加油量，调整油枪节流片，保证油罐油位；、降低煤粉细度，提高煤粉挥发份（初期尽量用烟煤）1、点火时保证
17、窑通风顺畅，谨防爆炸！2、先点燃火把，再开油泵！3、不能持续有CO！ 常见故障及处理方法（二）现象产生原因处理办法注意事项回火1、气体喷出的速度小于火焰传播速度很多，火焰根部可能移至烧嘴中，时而发生爆炸的现象；2、油压不稳；3、操作用风不当。1、增加一次风机转速，适量增加轴流风挡板，适量增加窑风速，全开中心流挡板；2、稳定油量，油压，查找油路不畅原因；3、升温、投料过程中要坚持“慢升温，不回头”以及“由前往后”的原则，风煤配合要根据情况及时调整。1、在现场看火或巡检时注意正压伤人！2、不能正面对着看火孔和清料孔！常见故障及处理方法（三）现象产生原因处理办法注意事项火焰短而粗1、径向风大，轴流风
18、小；2、轴向风通道堵塞；3、煤质由差变好；4、系统用风不当；5、油枪未拨；6、二次风温过高。1、调整好、外流风比例，通常为50：50，标尺在“0”的位置；2、每次检修燃烧器时，在打好浇筑料后必须脱模检查头部各风道是否通常；3、掌握煤质变化情况，勤看火，及时调整用风；4、窑、炉用风比例不对，可加强窑通风；5、投料后及时拔出油枪；6、降低一段篦冷机料层厚度，增加一段风机挡板开度，降低二次风温。1、注意胴体温度不大于380；2、谨防烧窑衬；3、注意托轮温度变化，及时调整工艺工况，必要时调整托轮位置。常见故障及处理方法（四）现象产生原因处理办法注意事项火焰细而长1、轴向风大，径向风小；2、径向风道堵塞；3、煤质变化大；4、系统用风不当；5、二次风温过低。1、合理调整燃烧器用风；2、严格检查燃烧器各通道是否顺畅；3、根据煤质变化情况可降低煤粉细度等，提高煤粉质量；4、窑风过大，可适当开启三次风挡板；5、查看现场是否三次风管的保温耐火材料垮塌了；6、降低一段篦速，提高二次风温。1、谨防结后圈；2、注意托轮温度变化，及时调整工况，必要时调整托轮位置；3、提高烧成带温度，保证熟料质量；4、尾温过高易堵预热器。
