回转窑三通道燃烧器与四通道燃烧器比较

多风道煤粉燃烧器旋流数的理论分析与实践应用1、前言理论分析与生产实践均证明,回转窑用煤粉燃烧器三风道明显优于单风道,四风道明显优于三风道。

多风道与单风道的重要区别就在于风煤混合由管内移到了管外,并且都有一个旋流器,借以产生旋转环形射流。

这股旋转环形射流的强弱对多风道煤粉燃烧器的性能具有重要影响:一方面可以产生速度差、方向差和压力差,使风煤混合更为充分均匀,对煤粉提高燃烧速率有利;另一方面会使火焰稳定,进而为热工制度稳定提供必要的条件。

但是,如果设计不当,旋流度太小则起不到应有的作用,使火焰发飘无力,更谈不上能够顶烧。

太大则会扫窑皮烧砖,不仅使运转率大大降低,而且使产质量也不能提高,给企业造成严重损失。

最近笔者接到了许多电话、传真和信函,有的亲自来单位研讨。

这表明当前对四风道煤粉燃烧器的认识愈来愈深化,研究的问题亦愈来愈广泛。

随着多风道,特别是旋流式四风道煤粉燃烧器的引进和推广,国内不少单位也进行了研发,但效果却相差悬殊,有好有差,个别情况还有不及单风道的。

其中一个重要原因就是旋流度不合理,不匹配,不能调节到所需要的良好状态。

旋流度是一个燃烧空气动力学问题,现将笔者的一些分析和体会介绍给有关读者参考,权作一个公开的回复。

a、单风道煤粉燃烧器的风煤在管内混合及喷出情况b、四风道煤粉燃烧器的风煤在管外混合及喷出情况2、旋转流产生的方法旋转射流简称为“旋转流”或“旋流”,概括起来基本上由以下三类产生的方法或曰“三种类型”:2.1使流体或它的一部分切向进入圆柱形流道,产生旋转运动,最后由喷口喷出。

如各种喷雾器的雾化片,在煤粉燃烧器的燃油点火助燃装置中的喷油枪喷头的雾化片也是如此。

可调塞块式旋流燃烧器亦属此类。

2.2用机械装置的旋转使通过它们的流体获得旋转运动,如转动叶片、叶栅和管子等。

奥地利尤尼兹姆公司于最近开发的M?A?S型煤粉燃烧器即属此类,如图4所示。

2.3在轴向管流中应用螺旋叶片使流体产生旋转运动,如现在回转窑多风道煤粉燃烧器中多用的螺旋体即属此类。

回转窑用燃烧器引言燃烧技术，由于它对熟料质量有着决定性的影响，所以它是水泥制造过程敏感的区域之一。

燃烧器技术进展从使用一根普通管子这种非常简单的喷射系统开始，延续到现代的多燃料、多通道、低NOx燃烧器。

在这个技术发展过程中燃烧器制造者的任务有了很大的变化。

特别是替代燃料的使用对燃烧器的设计有着持久的影响。

本报告试图为用户特定的应用选择合适的燃烧系统时提供一些帮助。

历史第一代回转窑燃烧器是喷射磨细燃料和／或天然气，无外加燃烧空气的普通管子。

在上世纪80年代常应用三通道燃烧器来燃烧传统的燃料(煤、天然气、重油)(见图1)。

这种燃烧器通过外层轴向一次风通道和燃料通道里的径向一次风通道之间的一次风的分布，使火焰得到较好的调节。

这样达到了燃烧空气同燃料的良好混合，氧气进到了火焰中心。

然而，由于燃料的快速点燃，伴随着高的火焰温度(这是藉助于火焰中心的供氧)，排放出大量的氮氧化物，这是这种燃烧器的缺点。

由于污染物排放限值的不断降低和降低单位热耗要求的提出，尽可能降低一次风需求量的任务被提出来了。

这一发展造成了低氮氧化物燃烧器的产生，它们部分地也是从使用锅炉燃烧器技术的经验中引进来的。

两个一次风通道(轴向风和径向风)被布置在供燃料通道外边，一次风的总量减少到4％-6％(图2)。

选择合适的窑头燃烧器现在的窑头燃烧器主要都是按照燃烧煤／石油焦炭和其它替代燃料设计和改进的。

有些制造厂家(表1)生产的燃烧器有很多不同的喷咀系统，他们已经在这个行业中确立了地位。

表1 不同制造商(按字顺排列)生产的燃烧器制造商名称燃烧型型号原理F．L．Smidth Duoflex低NOx设计，双空气通道Greco Greco3通道燃烧器设计，双空气通道KHD Humbold Wedag Pymjet3通道燃烧器设计，双空气通道Pillard Rotaflam低NOx设计，双空气通道Unitherm Cemcon MAS 低NOx设计，单空气通道在选择一种合适的窑头燃烧器时，一般应当记住这些准则：a．火焰形状的可调节性应适应窑的生产和燃料的种类；b．氮氧化物的排放行为；c．对传统燃料的适应性；d．对市售代用燃料的适应性；e．代用燃料的替代程度；f．确保在每种火焰形状调节时燃烧器都能得到冷却；g．燃烧器在耐火绝热材料和磨蚀方面的可靠性；h．生产费用和维护费用。

浅谈回转窑用煤粉燃烧器操作参数选用和优化浅谈回转窑用煤粉燃烧器操作参数的合理选择和优化1.研究意义回转窑工作原理是利用回转着的窑筒体，不断旋转带动固体物料不断翻滚，以其暴露的新表面与掠过的气体进行传热和传质并产生化学反应｡由于回转窑内的物料是处于堆积态，窑内气-固、固-固之间的换热效率就相对较低，研究高温热处理条件下回转窑内发生的物质与能量的转化与传递，研究空气过剩系数、二次风温度、内外风量比等操作参数对窑内传热过程的影响，并对操作参数进行优化，从而求得烟气、物料、窑内外壁沿窑长方向的温度变化规律，借此了解煅烧窑内温度分布及炉窑热工特性，可为优化窑的操作参数提供理论依据。

并对煤粉燃烧器的操作参数进行优化，这对提高回转窑内换热效率、降低回转窑能耗具有重要的意义。

水泥熟料烧成反应是指硅酸二钙与氧化钙生成的液固相反应。

由于水泥熟料强度的主要组成来源是C3S，因此C2S+Ca O→C3S的烧成过程对整个煅烧过程具有至关重要的作用。

对 C-S-A-F-MgO 系统而言，该反应主要发生在熔融的液相中，液相出现的温度约为1550K（1277℃）。

烧结反应的机理可以这样描述：固相反应生成的 C2S和之前未被反应的 CaO在液相中溶解、扩散并在液相中发生反应、经液相的过饱和及反扩散,最后经过再结晶形成新相 C3S。

从传热学的角度来说，窑内物料因入窑生料表观分解率为90～95％，分解吸热反应所需的热量很少，公斤熟料约200～100千焦，物料升温吸热量约为450～500千焦，而熟料矿物形成是以放热反应为主，设熟料中C2S占0.20%， C3S占0.60%，C3A占0.08%，C4AF占0.10%，反应过程放热量约为655千焦。

基于窑内熟料形成热基本是一个负值，所以可以认为窑内传热已不是主要矛盾，而熟料矿物生成的晶格形成和晶体生长所需维持的高温条件及在烧成带的停留时间成为矛盾的主要方面。

2. 回转窑用燃烧器对性能的要求根据物料煅烧难易程度、窑的工况调节火焰形状。

预分解窑燃烧器的选择与使用一、煤粉燃烧的三个阶段煤粉燃烧过程可以分为准备、燃烧和燃尽三个阶段。

1、准备阶段包括燃料的干燥、预热和干馏煤粉受热后，水分汽化，煤粉温度≥100℃，物理水分全部逸出，干燥结束。

继续加热至一定程度，开始分解，放出挥发物，剩下固体焦炭，这一过程称干馏。

挥发份越多，挥发份放出需要的温度越低，反之亦然。

褐煤大约130℃，无烟煤约400℃，烟煤介于两者之间。

煤粉在准备阶段，由于燃烧尚未开始，基本上不需要空气，是吸热过程。

2、燃烧阶段燃烧阶段包括挥发物和焦炭的燃烧；挥发物主要是碳氢化合物，当挥发物到达一定的温度和浓度时，先于焦炭着火燃烧。

通常把挥发物着火燃烧的温度粗略地看作煤粉的着火温度。

挥发物多的燃料，着火温度低，反之亦然。

焦炭燃烧是煤粉的主要燃烧，焦炭的发热量一般占总发热量的一半以上，是煤粉燃烧过程中主要热量来源。

焦炭燃烧所需的时间比挥发物长得多，由于焦炭的燃烧是多相反应，完全燃烧比挥发物困难，如何提高焦炭的燃烧速度及燃尽率是组织燃烧重要的一环。

3、燃尽阶段（或称灰渣形成阶段）焦炭将烧完时，焦炭外壳形成了一层灰渣，空气很难掺入里面参与燃烧，从而使燃烧缓慢进行，尤其是高灰份煤粉就更难燃尽。

此阶段放热量不大，所需空气量也很少，但要保持较高温度，并给予时间。

二、煤粉气流燃烧的特点当原煤磨成煤粉时，受热面积和单位质量表面积大大增加。

当煤的密度为1000kg/m3时，1Kg煤的球形颗粒在不同尺寸具有的表面积。

不同颗粒尺寸的1Kg煤的单位质量比面积煤颗粒状况颗粒直径（mm）单位质量表面积（m2/Kg）在冷空气中的相对速度（m/s）块状煤30 0.05 －粗煤粉300×10-3 5 3.5×10-3细煤粉30×10-350 3.5×10-5当煤粉的平均颗粒直径很小时，单位质量的表面积很大，而煤粉和空气流之间的相对速度很小，这样煤粉颗粒将悬浮在空气流中。

（1）德国旋流式三通道煤粉燃烧器德国洪堡公司为适应采用低值燃料檄烧水泥热料的需要，对原生产的旋流式三通道煤粉燃烧器进行改进而设计了PYRNET型燃烧器，此燃烧器由四个同心管组成，形成四个通道，中心管为第一通道用作喷油，在启动和用混合燃料时采用；管1与管2之间为第二通道，内没有涡流元件，使空气以160m／s速度喷射并形成涡流，煤粉与输送空气以28m／s速度通过通道3的锥形环状扩口，呈倾斜形喷人容内。

员外因即通道4为喷射空气用，以350一440m／s速度喷射入窑内。

其特点是：燃油点火装置的油枪放置在中心，外风（喷射风）由8—18个均匀分布的小团孔喷出，使出口面积大大减小，提高了外风的喷出速度，风速最高可达440m／s，超过音速，所以有人称为“超音速煤粉燃烧器”。

因出口面积减小，风量降低，所以必须提高风压，才能满足动量要求。

常用压力为o.1MFa，所以也称为“高压煤粉燃烧器”。

外风采用小圆孔喷出，除风速提高外，还保证不易变形，延长使用寿命。

德国洪堡公司把这种燃烧器命名为PY—RNET型，每个通道的风量分配和风速如图6.8所示。

该燃烧器与通常的三通道燃烧器相比，具有以下优点①火焰温度高。

火焰短而稳定；②可采用20％一80g6的石油焦作燃料。

③有减少结圈次数的趋势；④NO‘可减少30％以上；⑤一次风量很低，一般为6％一8％，最小可降到4％，（2）法国Rotaflam型煤粉燃烧器法国皮拉德公司是专门制造各种燃烧器的公司，Rotaflam型是皮拉德公司于20世纪80年代末期在原有三通道燃烧器基础上研制的。

该燃烧器是带火焰稳定器和拢焰罩的四通道煤场燃挠器，其结构示意见图6.7。

Rotaflam 燃烧器与传统的三通道燃烧器相比，其特点如下：①油或气枪中心套管配有火焰稳定器，使火焰根部能保持稳定的涡流循环内风的旋转，可使火焰根部形成一个回流区，从而使一次风量降低一半。

⑧采用拢焰罩，可避免气流迅速扩张，产生“盆状效应”，使火焰形状更加合理。

锅炉燃烧器各种风的作用和区别Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】一次风：一次风是用来输送加热煤粉，使煤粉通过一次风管送入炉膛，并能供给煤粉中的挥发分着火燃烧所需的氧气，采用热风送粉的一次风，同时还具有对煤粉预热的作用。

它的作用除了维持一定的气粉混合物浓度以便于输送外，还要为燃料在燃烧初期提供足够的氧气。

一次风有冷一次风与热一次风之分。

热一次风用于保证煤粉进入锅炉时即有一定的温度，提高能量利用率。

冷一次风用于调节热一次风温，以保证热交换率效果达到最大。

一次风携带的煤粉进入炉膛后通过二次风提供氧气燃烧。

二次风：二次风是通过燃烧器的单独通道送入炉膛的热空气，进入炉膛后才逐渐和一次风相混合。

二次风为碳的燃烧提供氧气，并能加强气流的扰动，促进高温烟气的回流，促进可燃物与氧气的混合，为完全燃烧提供条件。

二次风的风量在一次风、三次风中最大，在总风量中占有相当大的比例。

三次风：三次风是制粉系统排出的干燥风，俗称乏气，它作为输送煤粉的介质，送粉时叫一次风，只有在以单独喷口送入炉膛时时叫做三次风。

三次风含有少时煤粉，风速高，对煤粉燃烧过程有强烈的混合作用，并补充燃尽阶段所需要的氧气，由于其风温低、含水蒸汽多，有降低炉膛温度的影响。

中心风：中心风的作用是增加一次风的刚性，防止煤粉离析和散射,并补充空气量，减少碳未完全燃烧损失。

中心风是四通道燃烧器与三通道燃烧器的根本区别所在，中心风的作用：１、冷却燃烧器端部，保护喷头。

２、在燃烧器端部形成碗状效应（气流内循环），使火焰更加稳定。

３、降低端部火焰温度，减少N O X有害气体的形成。

?辅助风：辅助风控制系统以二次风风箱压力的差压为被调量，风箱/炉膛压差的定值取为负荷的函数。

辅助风控制系统为一单冲量多输出控制系统，控制系统输出同时控制各层的辅助风挡板。

在运行时各层磨煤机的负荷可能各不相同，需要不同的配风，因此每层辅助风门都设有一个操作员偏置站。

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。

一.LCRG三四通道煤粉燃烧器简介煤粉燃烧器（喷煤管）是熟料烧成的关键组成部分，关系到系统产质量、热耗和环境保护问题。

三、四信道煤粉器是通过模型研究和计算机数值拟计算，开发出的大速差新型燃烧器。

这种燃烧器利用同向协流大速差原理，对煤粉喷出速度和角度进行了调整，在燃烧器中心区域形成负压区，能促进热的二次风与煤粉的充分混合，使煤粉极快的升温，达到着火温度迅速燃烧。

耐磨、耐高温、使用效果好、寿命长是本公司生产的煤粉燃烧器一大优点。

适用于水泥熟料、湿法烘干窑、窑外分解窑、预热器窑等各种窑型耐火材料、冶金行业，也适用于烧活性石灰、氧化铝、耐火材料，硫化钡、锶等熟料的各种回转窑。

LCRG燃烧器基本结构针对国内众多厂家在三通道煤粉燃烧器使用实践中遇到的各类问题，我们借鉴国外先进燃烧器产品的设计思想，通过大量冷态试验，确定了LCRG四通道煤粉燃烧器的喷嘴结构，由外向内，依次是直流风、煤风、旋流风、中心风通道，还可根据用户要求在中心风通道内加装点火油枪。

中心风通过中心稳焰板边缘分布的小孔流出，流量约为总燃烧空气量的0.03%－0.05%，其作用是调整射流中心回流区的负压改变头部高温区的位置及大小，同时冷却保护燃烧器头部。

旋流风通道采用长螺旋叶片轴流式旋流器，其特有结构不但可降低气动阻力，且能产生足够的旋流强度。

理论和实践都证明，除中心圆盘稳焰器的尾迹效应有助于形成内部回流区外，旋流风出口的几何形状对射流中各速度方量及内部回流区的位置区也将产生重要作用，在相同的旋流强度条件下，采用扩张型延伸口可使轴向速度的径向分布距离、逆向回流的质量流量及回流区尺寸增加。

为此LCRG燃烧器旋流风通道的内外套管都采用了轴向伸缩结构，可视工况需要适时调节，使喷口产生扩张延伸效果。

冷态试验和热态运行实践证明，这种调节手段调控火焰形状极为有效。

提高直流外风的出口动量改善喷射流型，LCRG燃烧器直流风通道喷口安装了12－16个周向分布的喷嘴，其特殊的线型设计和加工精度可使喷气流刚劲有力且能量损失小，此外直流风通道外部还设有一略向前伸的拢焰罩，以避免火焰过早发散，同时保护喷嘴头部结构。