CN101556041A - 水泥回转窑多介质多通道离散式低NOx煤粉燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种水泥回转窑低NOx煤粉燃烧器，它具有可有效控制NOx排放、一次风量低、火焰形状合理，操作灵活方便、调节范围广、对煤质适应性强等优点。它由四个环形通道组成，从外到内依次为轴流风道(1)、旋流风道(2)、煤风道(3)和中心风通道(4)，燃烧器中心设置水煤浆管道(5)，水煤浆管道(5)出口处设置水煤浆烧嘴(7)。

Description

水泥回转窑多介质多通道离散式低NOx煤粉燃烧器

技术领域

本发明涉及一种应用于水泥回转窑的低NOx煤粉燃烧器，它能有效控制煤粉在水泥回转窑燃烧过程中NOx的排放，属于水泥回转窑专用燃烧设备技术领域。

技术背景

煤粉燃烧系统是新型干法水泥工业、火力发电、冶金等工业生产中不可或缺的关键组成部分，煤粉在燃烧过程中会产生污染物气体，其中氮氧化合物(简称NOx)就是主要污染物之一，根据2008年的统计数据，目前我国NOx排放总量大约为2000万吨左右，其中由水泥工业排放的NOx占6％左右，随着我国经济的不断上张，NOx的排放量还有着不断增大的趋势，水泥工业排放的NOx主要来自回转窑煤粉燃烧过程。目前水泥工业控制NOx排放的技术有很多，其中通过优化改进回转窑专用燃烧器的结构形式，从源头来控制NOx的产生是一种有效控制NOx排放的方法。

对于新型干法水泥回转窑燃烧器结构的改进研究国内外已经做了不少设计和试验。CN00224766、CN200720032397公开了一种低NOx燃烧器，它们分别是利用空气分级燃烧以及燃料分级燃烧的原理达到低NOx排放的效果，但这种燃烧器由于结构限制，较难应用于水泥回转窑。CN200510062039公开一种利用水煤浆再燃的方法和装置来降低锅炉NOx的排放，其脱硝效率可达50％以上。CN200710071815、CN200520110782、CN200720191861、CN200620100978等专利公开了几种低NOx燃烧器，这些燃烧器大都应用于锅炉工业。20世纪80年代德国KHD公司推出的Pyro Jet水泥回转窑燃烧器，可用燃料为：煤粉、天然气、石油焦等，这种燃烧器主要是改变各进风管道的风速、风压、进风方式的工艺参数从而达到降低NOx排放量的目的。F.L.Smidth公司的Swirlex型、Centrax型、Duoflex型等三种燃烧器，在固定一次风量的前提下，优化一次风速和一次风压来保证燃料的低NOx燃烧。法国Pillard公司的Rotaflam型四通道燃烧器通过增加火焰稳定器、拢焰罩等零件设备来增加燃料的燃烧效果，它具有良好的燃料适应性。上述三家国外公司的燃烧器虽然能够降低NOx的排放，但其NOx的排放也很难满足日益严格的环保要求。

发明内容

本发明的目的是提出一种水泥回转窑低NOx煤粉燃烧器，它具有减少NOx生成、一次风量低、火焰形状合理，操作灵活方便、调节范围广、对煤质适应性强等优点。

本水泥回转窑多介质多通道离散式低NOx煤粉燃烧器，由四个环形通道组成，从外到内依次为轴流风道1、旋流风道2、煤风道3和中心风通道4，燃烧器中心设置水煤浆管道5，水煤浆管道5出口处设置水煤浆烧嘴7。

作为改进，上述低NOx煤粉燃烧器，轴流风道出风口处有2个以上沿周向均布的拉法尔管超音速喷嘴6，拉法尔管超音速喷嘴6轴线与燃烧器轴线成一定角度离散式(喷嘴出口到燃烧器轴线的距离大于喷嘴进口到燃烧器轴线的距离)布置。最好拉法尔管超音速喷嘴可拆卸连接在轴流风道出风口处。

作为改进，上述低NOx煤粉燃烧器，中心风通道的出口处设置开有两个以上出风孔的布风板8。优选布风板上的出风孔为圆孔或槽状孔。

作为改进，上述低NOx煤粉燃烧器，水煤浆烧嘴7为机械压力雾化水煤浆烧嘴、压缩空气介质雾化水煤浆烧嘴或水蒸汽介质雾化水煤浆烧嘴。机械压力雾化水煤浆烧嘴、压缩空气介质雾化水煤浆烧嘴或水蒸汽介质雾化水煤浆烧嘴属于现有技术。所谓雾化，就是将大颗粒的水煤浆打散成微细颗粒，加大水煤浆与助燃空气之间的接触面积，使水煤浆燃烧更加充分，提高水煤浆的燃烧效率。目前国内外使用的雾化技术都是机械压力雾化技术和气动雾化技术。机械压力雾化技术主要靠水煤浆自身的压力能转化为喷射动能，通过机械雾化片的旋流，高速油流与空气摩擦而使水煤浆破碎雾化。气动雾化技术是利用压缩空气或水蒸汽(压力1.0MPa左右)的动能，在喷口处强力吹散水煤浆，对水煤浆进行撞击、剪切、旋转，使气液两相产生高的相对速度而失稳破碎雾化。

作为改进，上述低NOx煤粉燃烧器，旋流风道从进口到出口为渐缩式结构，旋流风道出口处设有旋流器。旋流器属于现有技术，不再描述。

本发明的有益效果：

(1)能有效减少NOx生成，实现低NOx排放要求；

(2)一次风量少，有效降低热耗；

(3)火焰调节便利；

(4)对煤质的适应性强。

附图说明

图1是水泥回转窑多介质多通道低NOx煤粉燃烧器的主视图

图2是燃烧器喷嘴剖面图。

具体实施方式

图1、2中，1-轴流风道；2-旋流风道；3-煤风道；4-中心风通道；5-水煤浆管道；6-拉法尔管超音速喷嘴；7-水煤浆喷嘴；8-中心风布风板

本水泥回转窑低NOx煤粉燃烧器为多介质多通道煤粉燃烧器，由四个同心环形通道组成，从外到内依次为轴流风道1、旋流风道2、煤风道3和中心风通道4，中心设置水煤浆管道5，水煤浆管道5出口处设置水煤浆烧嘴7。中心风通道的出口处设置开有10个出风孔(圆孔)的布风板8。

最外层的轴流风道，其出风口处采用10～40个周向均布的拉法尔管超音速喷嘴6，与轴线成一定角度离散式布置。由于采用拉法尔管喷嘴，可以得到超音速流动，相对于传统低音速喷嘴极大地提高了轴流风的动量，采用离散式布置，增强了轴流风与来自冷却机的二次风的接触面积，这两种措施保证了轴流风对二次风的卷吸能力和在较低风量的前提下所需的推力。

第二层为旋流风，旋流风道为渐缩式结构，旋流风道出口处设有旋流器，通过调节上游的阀门来调节旋流风量，通过调节旋流强度，控制火焰中心回流区尺度；通过在轴流风、旋流风内侧布置煤风，可有效延缓煤粉与二次风的接触时间，从而降低NOx的生成。第四层为中心风，中心风通道出口设有具有出风孔(圆孔或者槽状孔)的布风板8。中心风通道中心出口处设水煤浆烧嘴7)其雾化方式为机械压力雾化(或者压缩空气介质雾化、水蒸汽介质雾化)。水煤浆在煤粉燃烧火焰底部产生水煤气反应，所产生的还原气氛可极大地降低NOx的生成。

Claims (7)

1.水泥回转窑多介质多通道离散式低NOx煤粉燃烧器，其特征在于它由四个环形通道组成，从外到内依次为轴流风道(1)、旋流风道(2)、煤风道(3)和中心风通道(4)，燃烧器中心设置水煤浆管道(5)，水煤浆管道(5)出口处设置水煤浆烧嘴(7)。

2.根据权利要求1所述的低NOx煤粉燃烧器，其特征在于轴流风道出风口处有2个以上沿周向均布的拉法尔管超音速喷嘴(6)，拉法尔管超音速喷嘴(6)轴线与燃烧器轴线成一定角度离散式布置。

3.根据权利要求2所述的低NOx煤粉燃烧器，其特征在于拉法尔管超音速喷嘴(6)可拆卸连接在轴流风道出风口处。

4.根据权利要求1所述的低NOx煤粉燃烧器，其特征在于中心风通道的出口处设置开有两个以上出风孔的布风板(8)。

5.根据权利要求4所述的低NOx煤粉燃烧器，其特征在于布风板上的出风孔为圆孔或槽状孔。

6.根据权利要求1所述的低NOx煤粉燃烧器，其特征在于水煤浆烧嘴(7)为为机械压力雾化水煤浆烧嘴、压缩空气介质雾化水煤浆烧嘴或水蒸汽介质雾化水煤浆烧嘴。

7.根据权利要求1所述的低NOx煤粉燃烧器，其特征在于旋流风道从进口到出口为渐缩式结构，旋流风道出口处设有旋流器。

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