回转窑用燃烧器
作者:单位: [2007-9-4]
关键字:回转窑-燃烧器
摘要: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。
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。
目前，现代燃烧器系统正清晰地向着研发高推力的燃烧器方向发展。这主要是受一次风出口的几何形状的影响。以下将对不同燃烧器制造商在一次风推力的引进、火焰的调节和在燃烧器中烧不同的代用燃料的喷射系统进行比较。
F．L_史密斯(FLS)Duoflex燃烧器(图3)
a．火焰形状的可调节性
火焰形状是通过传统一次风(轴向风和径向风)的供风量和中心管(包括煤粉通道)相对风通道的轴向位移来进行调节的。轴向风和径向风是用调节器进行调节的。所有两股气流(轴向风和径向风)在它们离开燃烧器之前混合在一起，并以一股混合的一次风流从环形一次风喷咀喷出。为了产生一支细长的火焰，设计把重点放在不分散的一次风喷出上。提供一次风的风机，其额定压力通常至少为250mbar。
b．关于氮氧化物的排放行为
低氮氧化物设计方案试图达到低氮氧化物的排放。当使用代用燃料时，一次风率可设定高达15％，但通常设定为10％。 c．对传统燃料的适应性
FIS通常不主张对煤粉出口速度(在28至33rids之间)的标准设定作任何改变，尽管能够产出较高的速度。
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 Greco 3通道燃烧器设计，双空气通道
KHD Humbold Wedag Pymjet 3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
d．对市售代用燃料的适应性
考虑到煤粉颗粒大小和输送风速，在燃烧器中使用一个或多个代用燃料管可以使燃烧器达到高度的适应性。不再使用通过利用单独的气力涡流途径控制固体代用燃料烧尽的装置。
e．代用燃料的替代程度
目的是达到液体和固体代用燃料80％至100％的代用率。
f．确保在每一种火焰形状调节时，燃烧器都能被冷却
燃烧器利用轴向一次风流进行冷却。然而，当要调成短热火焰时它受到削弱。
g．燃烧器在耐火材料绝热和磨蚀方面的可靠性。
采用普通耐火材料绝热。在喷咀区绝热层非常厚实。在处理由于化学、热力或磨蚀作用产生的加重磨损方面尚无特殊的
解决办法。
h．生产费用和维护费用
如果燃烧器耐火材料损坏，整个外管都必须换掉，维护费用处于通常范围之内。旋流风管能支撑燃烧器，所以如果耐火材料脱落也能避免对燃烧器带来整体的破坏。
GREC0燃烧器(图4)
a．火焰形状的可调节性
由于一次风是通过旋转叶形鼓风机(250-400bar)的速度控制来进行调节的，所以火焰形状可以通过外风、切向风和内风进行调节。所有的风通道都拥有刚性的开口。调节火焰形状的各种一次风参数可以根据具体情况进行改变。一次风以各个单独气流的形式从燃烧器喷出，它们参与燃烧并促使热二次风很快混入火焰。切向风和内风分布在煤粉通道内。外风和内风只是轴向风组成部分。
b．关于氮氧化物的排放行为
低氮氧化物型燃烧器，由于直接引入火焰中心的空气较少，所以其氮氧化物排放量要比普通Greco燃烧器的少。烧代用燃料的燃烧器，一次风的比例是10％至12％(包括传统和代用燃料的输送用风)。
c．对传统燃烧的适应性
各种燃料均同轴加入。不管煤的加入量多大，煤粉的喷射速度都是恒定的。
d．对市售代用燃料的适应性
在大多数情况下，是通过在燃烧器中心的代用燃料管这种同轴结构才能应用代用燃料。各种不同类型的代用固体燃料在输送线起点被混合。如果必需，可给燃烧器装上第二条管子。也可以使用多达4种不同类型的废液体燃料，将它们围绕固体废料管对称地喷射出去。
e．代用燃料的替代程度
