CN102032562A - 煤粉燃烧器及其控制方法、使用该煤粉燃烧器的回转窑 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤粉燃烧器，其主体为筒状结构，点火装置布置在所述煤粉燃烧器内，煤风通道环形布置在所述点火装置的外周，所述点火装置和煤风通道可沿轴向同步移动。本发明还涉及一种煤粉燃烧器的控制方法，该方法包括：在点火时，控制所述点火装置沿轴向内移，在所述煤粉燃烧器内部形成内燃筒，控制所述点火装置工作，在所述内燃筒内点燃所述煤风通道投射的煤粉，煤粉燃烧满足设定条件后，控制所述点火装置沿轴向外移。本发明还公开一种回转窑。本发明煤粉燃烧器应用于回转窑时，可调节点火温度，还可节省燃油，提高回转窑煅烧的经济性。

Description

煤粉燃烧器及其控制方法、使用该煤粉燃烧器的回转窑

技术领域

本发明涉及燃烧器领域，特别是涉及一种内燃式的煤粉燃烧器及其控制方法，以及使用上述煤粉燃烧器的回转窑。

背景技术

所述回转窑指旋转煅烧窑(俗称旋窑)，是对各种物料进行煅烧的回转圆筒设备，广泛应用于水泥工业、化学工业、冶金工业、城市环保等领域。回转窑大多以煤粉为燃料，煤粉在回转窑内燃烧产生热量，将生料煅烧成熟料。回转窑通常装配有点燃煤粉的燃烧器，在点火烘窑阶段，所述燃烧器主要用于点燃煤粉；在正常生产阶段，所述燃烧器为回转窑提供持续燃烧的煤粉。

参见图1，示出现有的煤粉燃烧器，煤粉燃烧器10整体为圆筒形，内部同轴固定安装有燃油点火装置11，从内到外依次布置有中心风通道12、煤风通道13、旋流内净风通道14和轴向外净风通道15，这些通道以燃油点火装置11为中心环形分布。点火时，燃油点火装置11向外喷射燃烧的油料，在煤粉燃烧器10的喷口附近形成高温区域，点燃经煤风通道13投出的煤粉。

在点火烘窑阶段，燃油点火装置11向回转窑(图中未示出)内喷射燃烧烧的油料，依靠燃油温度提升窑温，当窑温升至一定程度后，携带煤粉的煤风通过煤风通道13将煤粉投入窑内，在高窑温和燃油点火装置11提供的燃油火焰的共同作用下着火燃烧，从而进一步提升窑温。

图1所述煤粉燃烧器工作时，环形煤风由煤风通道13喷出，中心风由中心风通道12环形喷出，中心风风速远低于煤风风速，这样，就会在燃油点火装置11的喷口附近形成回流区，该区域卷吸了窑内的高温空气，从而使得环形煤风的根部具有了稳定的热源，促进了煤风中煤粉的早期着火，有利于火焰的稳定，同时，可通过调整中心风的风速来调节回流区的长度。

当回转窑温度达到煅烧物料所要求的温度后，向回转窑内投入生料，所述生料在回转窑内煅烧后落入篦冷机(图中未示出)，使篦冷机产生的二次风流入回转窑，一方面冷却熟料，另一方面二次风被加热，在窑温和高温二次风的作用下，使后续投入煤粉的燃烧，此时，燃油点火装置11不再喷射燃油，点火烘窑结束，回转窑进入正常生产阶段。

可见，现有的煤粉燃烧器10是通过喷油燃烧提升窑温后，再点燃煤粉，因回转窑体积较大，该过程需消耗大量的燃油，造成能源浪费，影响回转窑煅烧的经济性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种煤粉燃烧器，该煤粉燃烧器应用于回转窑时，可调节点火温度，还可节省燃油，提高回转窑煅烧的经济性。

本发明另一目的是提供一种煤粉燃烧器的控制方法，该控制方法控制煤粉燃烧器为回转窑点火，该点火过程可调节点火温度，还可节省燃油，提高回转窑煅烧的经济性。

本发明再一目的是提供一种回转窑，该回转窑在点火烘窑阶段可调节点火温度，还可节省燃油，具有良好的经济性。

本发明提供的一种煤粉燃烧器，其主体为筒状结构，点火装置布置在所述煤粉燃烧器内，煤风通道环形布置在所述点火装置的外周，所述点火装置和煤风通道可沿轴向同步移动。

优选的，所述点火装置和煤风通道之间环形布置有中心风通道，所述中心风通道可与所述点火装置和煤风通道沿轴向同步移动。

优选的，轴向外净风通道和旋流内净风通道从外到内依次环形布置在所述煤风通道的外周。

优选的，所述旋流内净风通道可与所述点火装置和煤风通道沿轴向同步移动。

优选的，所述旋流内净风通道和轴向外净风通道与所述点火装置和煤风通道可沿轴向同步移动。

优选的，所述点火装置和煤风通道之间环形布置有旋流内净风通道，所述旋流内净风通道可与所述点火装置和煤风通道沿轴向同步移动。

优选的，所述点火装置和旋流内净风通道之间环形布置有中心风通道，所述中心风通道可与所述旋流内净风通道、所述点火装置和煤风通道沿轴向同步移动。

优选的，轴向外净风通道环形布置在所述煤风通道的外周，所述轴向外净风通道与所述旋流内净风通道、所述点火装置和煤风通道可沿轴向同步移动。

优选的，所述点火装置和煤风通道的后端连接丝杠或汽缸，所述丝杠或汽缸带动所述点火装置和煤风通道轴向同步移动。

优选的，所述点火装置为等离子发生器、燃气点火装置、燃油点火装置或激光点火装置。

本发明还提供一种煤粉燃烧器的控制方法，所述煤粉燃烧器为筒状结构，点火装置布置在所述煤粉燃烧器内，煤风通道环形布置在所述点火装置的外周，该方法包括：在点火时，控制所述点火装置和煤风通道沿轴向同步内移，在所述煤粉燃烧器内部形成内燃筒；控制所述点火装置工作，在所述内燃筒内点燃所述煤风通道投射的煤粉；煤粉燃烧满足设定条件后，控制所述点火装置沿轴向外移。

优选的，该方法还包括：检测所述煤粉燃烧器的喷口温度，依据检测温度控制所述点火装置轴向移动。

本发明又提供一种回转窑，所述回转窑安装有如权利要求1至10任一项所述的煤粉燃烧器，所述煤粉燃烧器的喷口与所述回转窑的炉腔相通。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明煤粉点火装置通过点火装置向内移动，将空出的空间作为内燃筒，在内燃筒内点燃煤粉，直接向回转窑内喷射火焰。本发明通过控制点火装置的轴向移动，调节内燃筒的长度，在保证喷口温度低于内燃筒材料所能成承受的最高温度的情况下，使喷口温度最高；本发明还可根据煤质、工况的变化控制点火装置的向内或向外移动，调整内燃筒的长度，从而增强该煤粉燃烧器对煤质、工况的适应能力。同时，相对于现有技术中煤粉点火装置直接向回转窑喷射大量的燃油，加热窑温，本发明内燃筒相比于回转窑体积非常小，易加热，可直接点燃煤粉，因此，本发明点火装置应用到回转窑时，可节省大量的燃油，具有良好的经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的煤粉燃烧器示意图；

图2为本发明第一实施例煤粉燃烧器示意图；

图3为本发明第二实施例煤粉燃烧器示意图；

图4为本发明第三实施例煤粉燃烧器示意图；

图5为本发明第四实施例煤粉燃烧器示意图；

图6为本发明第五实施例煤粉燃烧器示意图；

图7为本发明第六实施例煤粉燃烧器示意图；

图8为本发明回转窑示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图2，示出本发明第一实施例煤粉燃烧器，煤粉燃烧器20的主体为筒状结构，点火装置21布置在煤粉燃烧器20内，煤风通道22环形布置在点火装置21的外周，点火装置21和煤风通道22可沿轴向同步移动。

优选但不仅限于，点火装置21和煤风通道22同轴布置在煤粉燃烧器20内，方便点火装置21和煤风通道22沿轴向同步移动。可以理解，点火装置21或煤风通道22同轴布置在煤粉燃烧器20内，或点火装置21和煤风通道22以非同轴方式布置在煤粉燃烧器20内，可都实现点火装置21和煤风通道22沿轴向同步移动。

优选但不仅限于，本发明通过丝杠或汽缸等动力装置控制点火装置21和煤风通道22轴向同步移动。丝杠或汽缸安装在点火装置21的后端，根据控制指令动作，带动点火装置21和煤风通道22沿轴向同步内外移动。点火装置21通过支撑板27与煤风通道22固定连接，以保证点火装置21和煤风通道22同步移动。

点火时，控制煤粉燃烧器20的点火装置21和煤风通道22沿轴向内移，煤粉燃烧器20的前段内部空出一空间，作为内燃筒30；点火装置21工作，将点火源投射到内燃筒30的轴线附近，加热内燃筒30的温度。煤风通道22向内燃筒30投入一定速度的煤风，一次风携带煤粉，靠近点火源的煤粉首先着火，然后外部的煤粉也逐渐开始着火，火焰沿着内燃筒30的径向由内向外传递，同时，在煤风气流速度的共同作用下，火焰初期成锥状，后部成柱状，如上图2所示。在锥状阶段，内燃筒30的筒壁不和火焰直接接触，温度较低；在柱状阶段，内燃筒30的筒壁温度和火焰温度趋向相同，温度较高。且随着煤粉的燃烧放热，火焰温度沿轴向逐渐升高，导致筒壁温度也逐渐升高。

如果内燃筒30的筒壁能够承受的最高温度为T3，则火焰温度T3的位置即为内燃筒30的最长位置，否则将导致内燃筒30烧损；内燃筒30如果过短，将导致煤粉没有充分的展开内燃就喷出内燃筒30外，导致燃尽程度降低甚至火焰不稳定。

煤质的变化，以及点火工况，如风速、浓度的变化会导致锥状阶段的长度不同，柱状阶段火焰的温度增高幅度也不同。如果点火装置21固定安装在煤粉燃烧器20内，不能移动，将无法适应上述各种不同的煤质和工况，适应能力差。而本发明可根据煤质、工况的变化控制点火装置21的向内或向外移动，调整内燃的长度，从而增强该煤粉燃烧器20对煤质、工况的适应能力。

现以上述煤粉燃烧器20应用于回转窑为例，具体说明煤粉燃烧器20的点火控制过程。煤粉燃烧器20插入回转窑，煤粉燃烧器20的喷口与回转窑内部连通。

步骤一，在回转窑点火烘窑阶段，控制点火装置21沿轴向内移(背离回转窑方向移动)，在煤粉燃烧器20内部形成内燃筒30，保证点火的内燃长度。

步骤二，点火装置21工作，投射点火源，点燃煤风通道22投入的煤粉，在后续的阶段中，根据回转窑的升温曲线确定煤粉的投入量，随着煤粉投入量的改变，内燃筒30的喷口温度会随之变化，温度的变化通过安装于喷口的热电偶进行反馈，根据温度变化控制点火装置21移动，调整内燃筒30的长度。调整的原则是保证喷口温度低于内燃段材料所能成承受的最高温度的情况下，使喷口温度最高。

步骤三，当回转窑窑温升高至投料的温度后，投入生料，待回转窑二次风温度达到工艺要求温度后，控制点火装置21沿轴向外移(朝向回转窑方向移动)，使点火装置21的端面和煤粉燃烧器20的端面平齐，停止点火工作，回转窑进入正常的煅烧阶段。

本发明点火装置21可以是燃油点火装置，燃油点火装置喷射燃烧的油料作为点火源。相对于现有技术中，图1所示煤粉点火装置10直接向回转窑喷射大量的燃油，加热窑温，本发明煤粉点火装置20通过点火装置21向内移动，将空出的空间作为内燃筒30，在内燃筒30内点燃煤粉，直接向回转窑内喷射火焰。相对于回转窑，内燃筒体积非常小，易加热，可直接点燃煤粉，因此，本发明点火装置21采用燃油点火装置，并应用到回转窑时，节省大量的燃油，具有良好的经济性。

本发明点火装置21还可以是等离子体发生器，等离子体发生器以等离子体电弧为点火源，点燃煤粉，不需耗费燃油，应用到回转窑时，具有更佳的经济性。

当然，本发明点火装置21也可以是燃气点火装置、激光点火装置等，点火源也可为燃气火焰、高温空气、激光等，也可以是上述热源所点燃的煤粉火焰。

为助燃，本发明煤粉燃烧器20内可布置中心风通道、旋流内净风通道和轴向外净风通道，上述各通道可与点火装置21和煤风通道22同步轴向移动，也可固定不动，因此，本发明煤粉燃烧器20具有多种实施例，下面仅列举几种优选实施例加以说明。

实施例二。

参见图3，示出本发明第二实施例煤粉燃烧器，煤粉燃烧器20为筒状结构，点火装置21布置在煤粉燃烧器20内，煤风通道22和中心风通道23从外到内依次环形布置在点火装置21的外周，点火装置21、煤风通道22和中心风通道23可沿轴向同步移动。

点火时，控制煤粉燃烧器20的点火装置21、煤风通道22和中心风通道23沿轴向内移，煤粉燃烧器20的前段内部空出一空间，作为内燃筒30，点火装置21在内燃筒30内点燃煤风通道22喷射的煤粉。

中心风通道23轴向喷射空气，在点火烘窑阶段，中心风主要用于助燃；在回转窑正式煅烧阶段，中心风主要用于防止煤粉回流和窑灰沉积堵塞燃烧器喷出口，同时促使窑内中心部分的少量煤粉及CO燃烧，使燃烧更为充分，起稳流的作用。中心风还起冷却作用，冷却点火装置21的喷燃管，延长喷燃管的使用寿命。

优选但不仅限于，本发明通过丝杠或汽缸等动力装置控制点火装置21、煤风通道22和中心风通道23沿轴向同步移动。

实施例三。

参见图4，示出本发明第三实施例煤粉燃烧器，煤粉燃烧器20为筒状结构，点火装置21布置在煤粉燃烧器20内，轴向外净风通道25、旋流内净风通道24、中心风通道23、煤风通道22从外到内依次环形布置在点火装置21的外周，旋流内净风通道24、中心风通道23、煤风通道22和点火装置21可沿轴向同步移动。

旋流内净风通道24出口位置安装有旋流装置(图中未示出)，旋流装置使旋流内净风通道24喷射的空气在出口处产生旋转，向四周喷射，通过调节旋流强度可控制火焰的粗细，旋流强度大，火焰变得短粗；旋流强度小，火焰变得细长。旋流风可以在窑内中心造成内部回流以便卷吸高温烟气，旋转射流在初期湍流强度大，混合强烈，动量和热量传递迅速。在点火烘窑阶段，旋流内净风通道24喷射的旋流风可在内燃筒30内壁形成气膜，隔离冷却内燃筒30的内壁，防止燃烧的煤粉损伤内燃筒30的内壁。

优选但不仅限于，本发明通过丝杠或汽缸等动力装置控制旋流内净风通道24、中心风通道23、煤风通道22和点火装置21沿轴向同步移动。

实施例四。

参见图5，示出本发明第四实施例煤粉燃烧器，煤粉燃烧器20为筒状结构，点火装置21布置在煤粉燃烧器20内，轴向外净风通道25、旋流内净风通道24、中心风通道23、煤风通道22从外到内依次环形布置在点火装置21的外周，轴向外净风通道25、旋流内净风通道24、中心风通道23、煤风通道22和点火装置21可沿轴向同步移动。

轴向外净风通道25沿煤粉燃烧器20轴向喷射空气，通过调节轴风强度可控制火焰的长短，强度大，火焰变长；强度小，火焰变短。

在点火烘窑阶段，轴向外净风通道25喷射的轴流风和旋流内净风通道24喷射的旋流风，可在内燃筒30内壁形成气膜，隔离冷却内燃筒30的内壁，防止燃烧的煤粉损伤内燃筒30的内壁。

优选但不仅限于，本发明通过丝杠或汽缸等动力装置控制轴向外净风通道25、旋流内净风通道24、中心风通道23、煤风通道22和点火装置21沿轴向同步移动。

实施例五。

参见图6，示出本发明第五实施例煤粉燃烧器，煤粉燃烧器20为筒状结构，点火装置21布置在煤粉燃烧器20内，轴向外净风通道25、煤风通道22、旋流内净风通道24、中心风通道23从外到内依次环形布置在点火装置21的外周，煤风通道22、旋流内净风通道24、中心风通道23和点火装置21可沿轴向同步移动。

在点火烘窑阶段，旋流内净风通道24喷射的旋流风和中心风通道23喷射的中心风可起到助燃作用。轴向外净风通道25喷射的轴流风可在内燃筒30内壁形成气膜，隔离冷却内燃筒30的内壁，防止燃烧的煤粉损伤内燃筒30的内壁。

优选但不仅限于，本发明通过丝杠或汽缸等动力装置控制煤风通道22、旋流内净风通道24、中心风通道23和点火装置21沿轴向同步移动。

本领域技术人员可知，煤粉燃烧器20也可不设置中心风通道23，轴向外净风通道25、煤风通道22、及旋流内净风通道24从外到内依次环形布置在点火装置21的外周，煤风通道22、旋流内净风通道24和点火装置21可沿轴向同步移动。

实施例六。

参见图7，示出本发明第六实施例煤粉燃烧器，煤粉燃烧器20为筒状结构，点火装置21布置在煤粉燃烧器20内，轴向外净风通道25、煤风通道22、旋流内净风通道24、中心风通道23从外到内依次环形布置在点火装置21的外周，轴向外净风通道25、煤风通道22、旋流内净风通道24、中心风通道23和点火装置21可沿轴向同步移动。

在点火烘窑阶段，旋流内净风通道24喷射的旋流风和中心风通道23喷射的中心风可起到助燃作用。轴向外净风通道25喷射的轴流风可在内燃筒30内壁形成气膜，隔离冷却内燃筒30的内壁，防止燃烧的煤粉损伤内燃筒30的内壁。

优选但不仅限于，本发明通过丝杠或汽缸等动力装置控制轴向外净风通道25、煤风通道22、旋流内净风通道24、中心风通道23和点火装置21沿轴向同步移动。

本发明煤粉燃烧器20还有其他各种可变形方式，不一一赘述。

基于上述煤粉燃烧器20，本发明还提供一种回转窑。见图8，回转窑80安装有该煤粉燃烧器20，煤粉燃烧器20插入回转窑中，煤粉燃烧器20的喷口与回转窑80内部相连通。该煤粉燃烧器20与上述各实施例所述相同，不再赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，也可以上述具体实施方式的进行组合，这些改进、润饰及组合形成的技术方案也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种煤粉燃烧器，其主体为筒状结构，点火装置布置在所述煤粉燃烧器内，煤风通道环形布置在所述点火装置的外周，其特征在于，所述点火装置和煤风通道可沿轴向同步移动。

2.如权利要求1所述的煤粉燃烧器，其特征在于，所述点火装置和煤风通道之间环形布置有中心风通道，所述中心风通道与所述点火装置和煤风通道可沿轴向同步移动。

3.如权利要求1所述的煤粉燃烧器，其特征在于，轴向外净风通道和旋流内净风通道从外到内依次环形布置在所述煤风通道的外周。

4.如权利要求3所述的煤粉燃烧器，其特征在于，所述旋流内净风通道可与所述点火装置和煤风通道沿轴向同步移动。

5.如权利要求3所述的煤粉燃烧器，其特征在于，所述旋流内净风通道和轴向外净风通道与所述点火装置和煤风通道可沿轴向同步移动。

6.如权利要求1所述的煤粉燃烧器，其特征在于，所述点火装置和煤风通道之间环形布置有旋流内净风通道，所述旋流内净风通道可与所述点火装置和煤风通道沿轴向同步移动。

7.如权利要求6所述的煤粉燃烧器，其特征在于，所述点火装置和旋流内净风通道之间环形布置有中心风通道，所述中心风通道可与所述旋流内净风通道、所述点火装置和煤风通道沿轴向同步移动。

8.如权利要求6所述的煤粉燃烧器，其特征在于，轴向外净风通道环形布置在所述煤风通道的外周，所述轴向外净风通道与所述旋流内净风通道、所述点火装置和煤风通道可沿轴向同步移动。

9.如权利要求1至8任一项所述的煤粉燃烧器，其特征在于，所述点火装置和煤风通道的后端连接丝杠或汽缸，所述丝杠或汽缸带动所述点火装置和煤风通道轴向同步移动。

10.如权利要求1至8任一项所述的煤粉燃烧器，其特征在于，所述点火装置为等离子发生器、燃气点火装置、燃油点火装置或激光点火装置。

11.一种煤粉燃烧器的控制方法，所述煤粉燃烧器为筒状结构，点火装置布置在所述煤粉燃烧器内，煤风通道环形布置在所述点火装置的外周，其特征在于，该方法包括：

在点火时，控制所述点火装置和煤风通道沿轴向同步内移，在所述煤粉燃烧器内部形成内燃筒；

控制所述点火装置工作，在所述内燃筒内点燃所述煤风通道投射的煤粉；

煤粉燃烧满足设定条件后，控制所述点火装置沿轴向外移。

12.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，该方法还包括：

检测所述煤粉燃烧器的喷口温度，依据检测温度控制所述点火装置轴向移动。

13.一种回转窑，其特征在于，所述回转窑安装有如权利要求1至10任一项所述的煤粉燃烧器，所述煤粉燃烧器的喷口与所述回转窑的炉腔相通。

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