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。
当煤粉随空气通过燃烧器送入回转窑中，在回转窑空间内以悬浮状态燃烧。煤粉必须加热到一定的温度才能着火。着火温度与煤粉受热后挥发物开始析出的温度有关，即温度越低就越容易着火。
不同煤种的挥发物开始析出温度
煤种泥煤褐煤烟煤贫煤无烟煤
V daf(%) 约70 ＞37 ＞42 37-42 26-37 16-26 12-18 10-11 2-10
T(℃) 100-110 130-170 170 210 260 300 320 390 280-400 贫煤与无烟煤较难着火，挥发物含量高的煤，其挥发份开始析出的温度低，易着火，煤粉气流着火后，火焰会以一定速度向逆着气流方向扩展，若此速度等于从燃烧器喷出的煤粉气流某处的流速时，则火焰稳定于该处。反之，则火焰被气流吹向下游，在气流速度衰减到一定程度的地方稳定下来，可能导致火焰被吹灭，着火不稳定。（油煤混烧时，容易导致火焰吹灭）。
煤粉气流的及时、稳定着火是燃烧器安全经济运行的重要条件，一般煤粉气流在距燃烧器200～300mm着火，最多不超过500mm。
煤粉气流在喷入回转窑中，会卷吸窑内高温烟气及二次风产生对流换热，另外还有高温烟气辐射换热。通过这两种热交换，使煤粉气流温度迅速提高，当温度达到某一数据时，煤粉开始燃烧，这个过程称着火过程。着火过程的工业控制：1、降低煤粉细度；2、降低一次风量；3、增加煤粉气流的卷吸高温烟气的能力。
为使煤粉完全燃烧，必须保证火焰有足够长度，即煤粉在回转窑内飞行的时间，煤粉气流一般在吹入窑内0.3～0.5m处开始着火，到1-2m处大部分挥发物已析出，余下的焦炭颗粒却往往到10～30m（随着窑型的不同，窑内风速不同）处才能燃烧完全或接近完全（一般回转率窑内煤粉燃尽率约为97.5%）。
着火后的初级阶段，由于温度很高，氧气充足，混合亦很强，故燃烧进行的很猛烈，焦炭含碳量沿火焰长度急剧下降。这时燃烧所放出的热量比散出的多，
所以整个过程是在温度不断升高的情况下进行的。当温度和放出热量达到最大时，燃烧过程已发展的最完全，燃烧得亦最有效，到达了燃烧中心，随后，氧气以被大量消耗，煤粉颗粒逐渐燃尽，有些颗粒被灰渣包住，混合气流减弱，燃烧反应逐渐减慢，放出的热量减少，少于散出去的热量，温度开始下降。温度下降反过来引起燃烧速率的减慢，燃烧过程进展缓慢，进入燃尽区。焦炭含碳量的下降逐渐变慢。燃尽区占据了火焰长度的很长一部分。
三、回转窑煤粉燃烧器设计通用原理
从回转窑煅烧热力分布特点来看，回转窑在其轴向主要划分为三个带：固相反应带、烧成带、冷却带。其中固相反应带是一个放热反应带，烧成带是微吸热反应带，因此回转窑物料煅烧过程实际吸热量并不大，主要要在烧成带整个长度上保持一个恒定的温度场，满足熟料形成的行走时间。因些煤粉燃烧器应满足下述要求：
1、对煤粉品质具有较强的适应性，能使无烟煤、高灰份煤、烟煤等不同煤种的煤粉都能很好地燃烧并能形成较好的火焰形状。
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；CO和NOx排放量降至最低限度。
注1：
火焰“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火焰的最高温度，因为火焰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。
注2：
二次风温可达1000℃以上，窑头燃烧火焰温度高达1800℃左右，燃烧速度主要受扩散速度影响。煤粉燃烬时间受煤粉细度的影响较大（正比于煤粉粒径的平方），而受煤品种特性影响较小，煤粉燃烧速率取决于其扩散速率，即煤粉和助燃空气的混合速率及火焰区的湍流强度。
