多通道煤粉燃烧器的发展与使用

前言煤粉燃烧器是熟料烧成系统的关键组成部分，关系到系统产质量、热耗和环境保护问题。

我院通过模型研究和计算机数值模拟计算，开发出大速差三通道煤粉燃烧器。

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，使煤粉极快升温，达到着火温度并迅速燃烧。

这种燃烧器具有如下优点:1、一次风用量少。

设计用风量约占理论燃烧空气量的7.5%；2、煤粉与一、二次风的混合充分，可达到完全燃烧。

正常操作时可得到较低的热耗；3、火焰形状可灵活调节，以适应窑内熟料煅烧的需要；4、对煤质的适应性强，可燃烧劣质煤。

一、主要技术性能1、NC-15Ⅱ型三通道煤粉燃烧器燃烧器喂煤量为15000kg/h；一次风设计风量约为7.5%的理论燃烧空气量。

2、喷煤管行走小车详见喷煤管行走小车使用说明书（NCR374-SM-2003）二、工作原理及结构特点1、工作原理NC-15Ⅱ型三通道煤粉燃烧器如图1所示。

一次风进入净风管（2）后分成两股气流，分别进入燃烧器的内、外风通道，内、外风通道中间为煤风通道。

内风喷嘴处设有旋流器（10）能使内风产生旋转气流喷出。

外风及煤风气流则以轴向喷出。

煤粉喷出后与一、二次风充分混合并燃烧。

内、外净风管上分别设有风量调节手动蝶阀（3），蝶阀上设有开度指示器，改变蝶阀开度可调节内、外净风的比例，气流喷出速度同时也发生变化。

外风喷嘴处开有一圈小孔，轴流风从孔中喷出。

煤粉燃烧器（11）放置在喷煤管行走小车（12上，由喷煤管行走小车上的减速电机驱动小车在轨道（13）上前后移动，轨道（13）由土建专业预埋。

2、结构特点NC-15Ⅱ型三通道煤粉燃烧装置主要由煤粉燃烧器、喷煤管行走小车，如图2所示。

①NC-15Ⅱ型三通道煤粉燃烧装器结构特点NC-15Ⅱ型三通道煤粉燃烧装器如图1所示主要由三个环形通道组成。

通道一为内风管（4）用于输送旋流风（内风），喷嘴出口处安装有旋流器（10）。

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。

回转窑煤粉燃烧器技术进展作者：孔学标单位：南京圣火水泥新技术工程有限公司0 引言70年代中其国际上发展起来的水泥回转窑多通道煤粉燃烧器，使窑的一次风用量由传统的20%～30%下降至12%～15%，同时窑的操作及熟料煅烧情况得到明显改善。

经过20多年的技术进步，目前窑的一次净风用量已降低到6%～8%，大大改进了窑的燃烧效率和热效率。

与此同时，水泥窑对燃煤品质要求不断降低，无烟煤、劣质煤及再生燃料（即工业和民用可燃垃圾）的利用技术渐成热点，从而促使燃烧器结构形式不断的改进。

自传统的单通道燃烧器向多通道（如三通道、四通道等）燃烧器发展以后，新一代的双通道燃烧器，由于调节性能、火焰成形能力及燃烧效率等方面的优良性能正作为一种新的技术发展方向。

多相流及反应计算机数值模型技术的发展使燃烧器开发专家不再依赖传统的冷态气体模拟试验，以KILN FLAME SYSTEMS公司为代表的酸碱水模拟试验方法可使回转窑燃烧的流畅设计更加精确，从而确保了高风险的窑头燃烧器的投运调试顺利达到预期效果。

1 对回转窑煤粉燃烧认识的深入从工艺过程角度看，用于对回转窑烧成带提供热量的燃烧器应满足下述要求：1)对燃烧品质具有较强的适应性，特别是在燃烧无烟煤或劣质煤时，能确保在较低空气过剩系数下完全燃烧，其CO和NOx排放量降至最低限度。

2)火焰形状应是细而不长，使整个烧成带具有强而均匀的热辐射。

这一方面有利于熟料结粒、熟料矿物晶相正常发育，防止烧成带扬尘；另一方面有利于形成致密稳定的烧成带窑皮，延长耐火砖使用寿命。

3)一次风用量尽可能少，但必须保证在不正常的窑况下火焰燃烧的稳定。

值得指出的是，在上述要求中强调了火焰形成应是“细而不长”以形成合理的燃烧带长度，而不再象以往那样强调化燃烧以适应强化煅烧要求，这是因为强化燃烧所形成的局部高温对烧成带窑皮不利，从而影响耐火砖使用寿命，另一方面局部高温将增加NOx的排放量。

一般情况，来自冷却机的二次风温可达900℃以上，窑头燃烧火焰温度高达1800℃左右，其燃烧一般已进入扩散控制区。

煤粉燃烧器的节能减排技术研究及应用情况分析煤粉燃烧器是一种重要的燃烧设备，其能否高效地进行燃烧直接关系到煤粉锅炉的热效率和减排效果。

在当前节能减排的大背景下，煤粉燃烧器的节能减排技术研究和应用显得尤为重要。

本文将对煤粉燃烧器的节能减排技术进行深入研究，并分析其在实际应用中的情况。

一、煤粉燃烧器的节能技术研究1. 发展高效煤粉燃烧器技术为了提高煤粉燃烧器的热效率，研究人员不断探索新的技术途径。

其中，针对燃煤锅炉的低氮燃烧技术是目前较为成熟和广泛应用的一种技术措施。

该技术通过优化燃烧过程，减少燃烧产生的氮氧化物排放，有效降低对环境的污染，并提高热效率。

此外，采用先进的风口布置和煤气分布控制技术也可以进一步提高燃烧效率。

2. 发展可再生能源替代煤粉燃烧器为了减少煤粉燃烧过程中产生的二氧化碳排放，研究人员开始关注可再生能源的利用。

例如，将生物质、废弃物等可再生能源与煤粉混燃，可以有效减少煤炭燃烧过程中的碳排放量。

同时，这种混燃技术也利用了可再生能源的资源，实现资源的循环利用，具有显著的节能效果。

二、煤粉燃烧器的减排技术研究1. 燃烧过程的优化通过优化燃烧过程，可以降低污染物的排放量。

例如，采用低氧燃烧技术可以减少燃烧过程中的氮氧化物排放；采用预混燃烧技术可以实现煤粉与空气的充分混合，提高燃烧效率，减少固体颗粒物的排放。

2. 排放治理技术的应用为了进一步减少煤粉燃烧过程中的污染物排放量，研究人员开发了各种排放治理技术。

例如，采用脱硫、脱硝、脱重金属等技术可以减少硫氧化物、氮氧化物、重金属等有害物质的排放。

此外，还可以采用除尘设备进行固体颗粒物的去除，减少对环境的污染。

三、煤粉燃烧器节能减排技术在实际应用中的情况目前，煤粉燃烧器的节能减排技术已经在实际应用中取得了一定的成果。

例如，在一些大型电厂和工业锅炉中，采用了先进的煤粉燃烧器技术，能效显著提高，减排效果明显。

同时，一些煤炭生产企业也开始关注煤粉燃烧器的节能减排技术，通过引进和自主研发，逐步推广应用。

燃烧器的介绍一、工作原理:四通道煤粉燃烧器：一次风进入净风管后分成两股气流分别进入燃烧器的内、外风通道，内外风通道中间为煤风通道。

内风喷嘴处设有旋流器能使内风产生旋转气流喷出。

外风及煤风气流则以轴向喷出。

煤粉喷出后与一、二次风充分混合并燃烧。

内外净风管上分别设有风量调节手动蝶阀，蝶阀上设有开度指示器，改变蝶阀开度可调节内外净风比例，气流喷出速度同时也发生变化。

外流喷嘴处开有一圈小孔，直流风从孔中喷出。

煤燃烧器悬吊在喷煤管小车上，喷煤管行走小车在所配的轨道上通过小车上的调节机构前后移动。

S2型油燃烧器置于煤粉燃烧器中心管中，供初始点火之用。

它主要利用高压油通过切向槽和旋流室产生强烈旋转，再经小孔喷出，油因离心力的作用而被雾化。

火焰形状的调节火焰形状是通过改变内外风比例来实现，内外风的比率在一次净风量的70%~30%范围内调节。

短而宽的火焰是通过增加内风量，同时相应减少外风量，即在较高的旋流风喷出速度下实现的。

增大内风蝶阀开度，旋流风喷射速度增大，反之降低。

长而窄的火焰是通过增加外风量，同时相应减少内风量，即在较高的直流风喷出速度下实现的。

增大外风蝶阀开度，直流风喷射速度增大，反之降低。

旋流风有助于稳定火焰的作用，能使煤粉与一、二次风之间混合得到改善，又能获得快速及高效的燃烧。

火焰形状的调节与煤粉的喂入完全无关。

燃烧器主要不同点是其喷嘴部分：其喷嘴有4道同心的环形风道通以轴向风、涡旋风、煤风和中心风。

外部轴向风道细分数个小风道已便增加出口风速，另外外套管向外延伸超过燃烧器喷嘴呈碗状，可以延缓煤粉与空气的混合，收拢火焰。

另外，其轴向风道和涡旋风道在煤粉风道外部，可以进一步延缓煤粉与空气混合，适当降低火焰温度。

中心煤粉风速较低，外部包以高速一次风聚束作用，使火焰更均匀平滑稳定，火焰会稍微延长，这种窄的火焰对窑皮和烧成带耐火砖有利。

由于火焰尖峰温度降低，使CO2含量高的燃烧气体在火焰根部回流，可降低废气中的O2含量，有效降低NOX 的排放。

（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。

水泥窑多通道煤粉燃烧器简介和使用方法
目前水泥窑多使用多通道煤粉燃烧器，常见的有三通道和四通道。

由外向内分别为：外风道、内风道、煤风道和中心风（四风道）。

它们的作用分别是：
外风：使火焰变细变长，适合使用挥发分较高的燃料。

内风：也称旋流风，使火焰变粗变短，适合使用挥发分较低的燃料，可以提高烧成温度，控制烧成带长度。

煤风：送煤。

中心风：起到火焰稳定器的作用，可稳定火焰，有效防止回火现象的发生。

中心风和煤风一般由设备厂家出厂前便已调整好，善用外风和内风不仅能保证稳定的烧成反应，保证热工设备、耐火衬料，还能有效提高熟料质量并收到使用劣质燃料的效果。

燃烧器的位置调整可视窑内具体情况而定：一般头部可与窑口平齐可稍前进300-600mm，为保护窑口护板及集料一般不会退出窑口之外。

燃烧器一般应水平，处于窑口第四象限，距窑中心线偏下20-50mm，偏料20-50mm，以保证能够有效加热物料。

当窑内发生结圈时，可视前后结圈情况将燃烧器退出或移进烧掉结圈，再恢复正常生产。

科技成果——大推力多通道燃烧节能技术适用范围建材、化工、冶金、有色等行业回转窑和燃烧炉行业现状与目前国内一般的燃烧器相比，吨熟料烧成热耗降低3.5kgce以上，可实现节能量23万tce/a，减排约61万tCO2/a。

成果简介1、技术原理大推力多通道燃烧器，是由内部的旋流通道、中间的煤流通道、外部的轴流通道以及最外部的冷却风通道构成的燃烧器。

煤粉从多通道燃烧器喷出燃烧，除空气输送煤粉本身就是煤粉与风的预混合外，还要经过多次扰动、混合。

外部的轴流风通道将高压空气从通道中送出，使局部的出口空气风速接近风速，在如此高速气流的卷吸作用下，大量二次风进入燃烧区域，极大地提高了煤粉的燃烧速度和温度。

在较小的一次风量条件下获得更高的火焰温度，从而达到节能降耗的目的，同时对不同煤质的适应性也大大提升，能使用4200kcal/kg的低热值无烟煤。

另一方面在轴流风外侧布置冷却风道对设备运行进行技术保护，延长设备使用寿命。

2、关键技术主要包括：热回流技术、可压缩流燃烧技术3、工艺流程煤粉经计量后由送煤罗茨风机送入燃烧器，一次风由罗茨风机供给，其流程见图1。

图1 大推力燃烧器工艺流程图1-煤风风机，2-螺旋泵，3-燃烧器，4-净风风机主要技术指标一次风量<8%，一般燃烧器12%左右。

吨熟料烧成热耗比一般燃烧器降低3.5kg标煤以上。

对燃料适应性强，可烧烟煤、褐煤、劣质煤和无烟煤，实现多种燃料混烧。

技术水平2010年12月该技术作为“新型干法节能减排示范线关键技术与装备的研发及应用”项目的一部分通过中国建材联合会鉴定，技术水平达到国际先进水平，并获得2013年度中国建材联合会科技进步二等奖。

大推力多通道燃烧器已在全国各地多家水泥窑、活性氧化钙窑、氧化铝窑、冶金球团窑、镍铁窑等推广应用500余台（套），并出口国外。

典型案例典型用户：河北燕赵水泥有限公司5500t/d水泥生产线。

建设规模：5500t/d水泥生产线。

主要技改内容：大推力多通道燃烧器。