燃烧器参数选型诊断

一次风机

❖ 燃烧器与熟料质量的关系 ❖ 燃烧器特点、参数 ❖ 燃烧器适应性
一、预分解窑熟料岩相
❖ 优质水泥熟料来源于较高含量的硅酸盐矿物，而硅酸盐矿物含量的高低 与回转窑内的温度场密切相关。
图1 液相分布富裕区域的A 矿，尺寸 巨大、有一定量地包裹物，明显的不 规则的层环带构造
图2液相分布富裕区域的A矿， 尺寸巨大、外形不完整
大窑熟料
图3多孔区域分布的小堆B矿及尺寸 巨大的A矿晶体——浸蚀程度较重
图4 多孔区域分布的小堆B矿及尺寸 巨大的A矿晶体——浸蚀程度较重
大窑熟料
图5 A矿晶体边缘发生分解，棱角不完整 1%硝酸酒精浸蚀，反光200X
图6 大部分A矿晶体发生分解 1%硝酸酒精浸蚀，反光200X
大窑熟料
图7 集中分布的树叶状、手指状B矿 矿
风速的乘积（％·m／ s）。一次风量为占化 学需氧量的百分数。
❖ 回转窑用燃烧器都是喷射卷吸型燃烧器，其 设计有两种方式：
❖ 第一种：高动能型。即：较高的一次风
（＞300m/s），较低的一次风量，通常为 5％～10％。
❖ 第二种：高冲量型。即：相对较高的一次风 量，较低的一次风速，以提供足够的冲量来 产生回流。
❖ ２ 燃料的燃烧特性 ❖ 所有的燃烧过程都可分为以下几个步骤： ❖ 混合－点火－化学反应－热量的传播 ❖ ２．1 燃料和空气混合 ❖ 对大多数燃烧器而言，燃料和气流的混合是
因为燃烧器的喷射卷吸产生的。
❖ （1）自由射流的混合
❖ 当燃烧器的喷射为自由射流时，因为射流边 界与周围气流之间的摩擦力(卷吸力)，使周 围气流加速进入射流，使射流范围扩大。这 个过程由燃烧器的冲量控制，直到周围气流 与射流的速度相同时为止。燃烧器的冲量越 大，卷吸的气流越多。由于是自由射流，这 个过程将持续到卷吸力完全释放为止。
❖ 随着煤质的变化， 特别是国内，优质烟煤价 格的越来越高， 劣质煤、无烟煤被广泛使用。 很多厂更是使用劣质煤或无烟煤掺部分热值 及挥发分高的烟煤来满足煅烧要求。两种类 型的燃烧器有逐渐融合的趋势，即一次风速 （轴流风速）越来越高。
各种煤的工业分析
２.燃烧器型式
❖ 国外高动能型燃烧器的主要产品是KHD公司 生产的PYRO-JET燃烧器；国内大部分燃烧 器也可归为此类型。一般可统称为三通道燃 烧器。
❖ 国外高冲量型燃烧器的主要产品是FLS公司 生产的DUOFLEX燃烧器，PILLARD公司生 产的PILLARD燃烧器；国内也有几家生此类 燃烧器。一般可统称为四通道燃烧器。
二、燃烧器种类、特点
❖ 回转窑燃烧器是烧成系统的重要工艺设备， 它不仅影响窑系统的热耗及操作性能，还对 熟料质量和有害物质排放量产生影响，因此， 一台好的燃烧器应有以下特点：
❖ （1）在点火及操作期间火焰稳定； ❖ （2）着火点接近喷嘴；
概念
❖ （3）明亮有力的火焰； ❖ （4）火焰粗细及长度可调； ❖ （5）燃烧器端部可更换； ❖ （6）较低的一次风量； ❖ （7）结构紧凑、活动部件少； ❖ （8）可烧替代燃料； ❖ （9）较低的氮氧化物的排放。
❖ （2）受限射流的混合大部分燃烧器，比如回 转窑用燃烧器的喷射都为受限射流，射流受 两种方式的限制：
❖ （2.1）周围气流（比如二次风）的量是受控 制且有限的；
❖ （2.2）射流的扩散边界受回转窑壳体的限制。
❖ 当受限射流的冲量超过完全卷吸二次风量的 需要时， 将有回流产生。此时，二次风像自 由射流一样，被射流卷吸， 当二次风被完全
燃烧器使用存在问题
❖ 燃烧器使用中的困惑 ❖ １.参数不全、不知 ❖ （１）设计几何尺寸不知 ❖ （２）设计各风道风速不知 ❖ （３）风机选型依据不知 ❖ ２.调节范围不清楚 ❖ 燃烧器配置适应煤种的范畴不知
❖ ３.燃烧器工作原理不熟悉 ❖ （１）扩散角度 ❖ （２）卷吸量、旋流强度 ❖ （３）煤燃烧距离
燃烧器参数选型诊断
❖ 水泥回转窑作为水泥熟料生产的关键装备，其具燃料燃烧、 气固换热、化学反应、物料输送等多重功能，然而燃料释放 能量的过程是实现其它功能的基础。随着国内能源供应的日 益紧张，目前新型干法水泥厂普遍使用的煤炭，价格急速上 涨，因此采用劣质煤尤其是低热值煤生产水泥熟料是降低水 泥生产成本的必然趋势。
图8 集中分布的树叶状、手指状B
小窑 熟料
图1 结晶规则的短柱状A矿
图2结晶规则的短柱状A矿
小窑熟料
图3 A矿晶体不规则，晶体尺寸普遍偏小
图4 A矿晶体不规则，晶体尺寸 普遍偏小
图11 A矿受液相溶蚀，边缘残缺不全 图12 尺寸差异巨大的A矿
❖ 因此，只有具有优良性能的燃烧器(包括:型式、规格、设置 部位等)，才能保证喂入窑系统的燃料在燃烧空间内与高温 二次空气迅速混合，及时起火完全燃烧，并按照要求提供充 足的热量，形成一个合理的温度场及热工制度，从而使回转 窑系统充分发挥其应有的功能，实现优质、高效、低耗、长 期安全运转，并满足环境保护规定的要求。
利用劣质煤（指无烟煤、贫煤及褐煤）代替优质烟煤煅烧水泥 熟料，虽然可大大降低水泥成本，提高水泥厂的经济效益，但 是劣质煤尤其是低热值煤的使用，易引起烧成带温度低、飞沙 料增多，熟料产、质量下降。还可产生灰分沉积及窑内液相量 的过早出现，引起窑内结圈，结蛋，磨蚀耐火砖，影响窑内通 风和窑的运行，因此开发适应水泥预分解窑使用低热值煤的燃 烧器是解决水泥窑生产优质熟料的重要措施。
卷吸时，过剩的冲量将把燃烧产生的废气卷 吸回来，产生外部回流。
❖ ２．2 一次风的作用 ❖ （1）控制燃料和空气的混合。 ❖ （2）帮助火焰的稳定。
火焰带回流的差别
燃烧器参数
❖ 回转窑用燃烧器的设计一般有两种常用模式： ❖ 动能型： 数学表达式为P×V2，即一次风量
与风速平方的乘积。 ❖ 冲量型： 数学表达式为P×V，即一次风量与
❖ 如果燃烧器的冲量不足而影响燃料与二次风 的混合，则每增加1％的过剩氧含量，就会增 加2％的热耗。这也是低一次风量
❖ 燃烧器产生低的NOx 排放的主要原因。因此， 在设计燃烧器时，必须考虑降低一次风量及 较低的过剩氧含量。
❖ 水泥厂广泛使用的燃烧器都可归为这两大类 型：高动能型和高冲量型。也可简单划分为 “洪堡”型和“皮拉德”型。