CN102734796A - 劣质煤燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了燃烧器领域内的劣质煤燃烧器，包括点火器通道管以及由内向外依次共轴套设在点火器通道管外的内风管、内旋风管、风煤管、外旋风管、外风管，以及各管道出风端对应设置的内风喷嘴、内旋风喷嘴、风煤喷嘴、外旋风喷嘴、外风喷嘴，内旋风管与内风管之间、外旋风管与风煤管之间均设置有产生旋流风的导风板，所述内风管进风端、内旋风管进风端、外风管进风端均与送风通道相连，点火器通道内设置有点火器。本发明通过在燃烧器内加入外旋风管道，使得点火天然气与低热值煤粉混合，缩短了点火时间，提高了点火稳定性，稳定燃烧阶段通过外旋风管道改通微量空气，提高了劣质煤的燃烧可调节性。在保证水泥生产中生料煅烧效果的同时，降低了水泥企业燃烧成本。本发明适用于水泥生产中水泥煅烧环节。

Description

劣质煤燃烧器

技术领域

本发明涉及一种燃烧器，特别涉及一种低热值劣质煤燃烧器。

背景技术

随着水泥工业规模的快速扩大以及环保标准的不断提高，国内外水泥厂都在思考如何在提高生产质量的同时，降低生产成本，以保持在市场中的竞争力。

现有技术中常用的水泥生产工艺包括以下6大步骤：1.破碎及预均化；2.生料制备；3.生料均化；4.预热分解；5.水泥熟料的烧成；6.水泥磨粉。水泥熟料的烧成在回转窑中完成，在回转窑中碳酸盐进一步的迅速分解并发生一系列固相反应，随着物料温度升高，固相矿物会变成液相，溶解于液相中的矿物进行反应生成大量熟料，熟料烧成后，温度开始降低。最后由水泥熟料冷却机将回转窑卸出的高温熟料冷却到下游输送、贮存库和水泥磨所能承受的温度，同时回收高温熟料的显热，提高系统的热效率和熟料质量。     

回转窑燃烧器常用于水泥熟料中，煤和电是水泥生产过程中主要的能源耗损，其中部分地区煤耗成本占了总成本的一半以上，使用当地出产的价格相对较低的低热值煤将明显降低生产成本，从而提高经济效益。燃烧器是水泥生产中主要的用煤设备，所以提高燃烧器对廉价的低热值劣质煤的适应性和燃烧稳定性、调节性可以有效节约优质能源，降低企业成本。

上世纪70年代，国外使用的还是低效率的单通道燃烧器；但随着能源危机和全球建筑业的兴起，水泥行业使用了高效率的多通道燃烧器取代了原先单通道燃烧器。

回转窑燃烧器不仅为燃烧提供了燃料和氧化剂，同时也是火焰成型最主要的动力装置。因此，精确的工艺，将提供良好的工况，对熟料煅烧，成本减少都十分的重要。燃烧器内通道中的一次风是对水泥烧成系统影响最大的人工风，对火焰成形﹑燃料燃烧﹑吸卷二次风的数量都有很大的影响，因此精确的控制一次风有助于熟料产﹑质量的提高和煤电资源的节省；一次风的温度很低，过多的参与燃烧过程则明显的降低了着火条件﹑增大风机电耗﹑也不利于煤粉的燃烧而造成资源的浪费。但由于一次风起着输送燃料和火焰成形的作用因而不可取消，因此只有尽量降低一次冷风在总风量（包括一次风﹑二次风﹑窑尾高温烟气）中的占有率以保证燃烧器的燃烧效果。同时由于生料煅烧需要的热能大部分是通过火焰光辐射进行传播的，因此火焰的温度和形状就十分的重要。火焰温度反映了能量粒子的分布情况，均匀的分布对熟料煅烧非常有利；根据国外研究表明，短而窄的火焰最有利于熟料的煅烧﹑煤粉的燃烧﹑熔渣的结晶和窑皮及燃烧器寿命的延长，而且这种火焰的热流分布也比较理想。火焰的稳定性将保证熟料煅烧的质量的稳定性和设备运行的安全性。影响火焰的主要是一次风率﹑出口速度，旋流强度，煤粉种类﹑颗粒大小等。

现有技术中，有一种油/煤两用燃烧器，其公开号为：CN200968598，专利号为：200620011395.6，包括设置于燃烧室后部的风箱以及由内向外依次套设在风箱风道中的风煤管、油枪；所述风煤管后端的风煤进口通过输送管道与外部的风煤机连接；所述油枪口端装设有喷油嘴，油枪后端的油口通过油管路与外部的油泵连接。

还有一种回转窑五风道煤粉燃烧器，其公开号为：CN2529083，由五根同轴布置的钢管及其相应的出口喷嘴和调节风量风速所用的阀门所构成。该产品是由各层套管之间的不同间隙构成各自的通道，分别称为：外轴流风通道，风煤通道，内轴流风通道，内选流风通道和中心风通道。各层风管的前端部，均安装有相应的耐热钢出口喷嘴或旋流器。

其不足之处在于：上述燃烧器在水泥生产过程中，当燃用热值较低的劣质煤时，点火稳燃困难，在燃烧器头部出现十分严重的结焦现象，不得不频繁停窑检修，降低了生产效率和水泥生产质量，严重影响水泥企业的稳定运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种劣质煤燃烧器，燃用成本更低的劣质煤，通过点火阶段由中心油枪喷入燃油、外旋流风喷嘴喷入天然气快速引燃煤粉，形成稳定火炬，然后在煤粉内外两侧启动双层旋流风，维持煤粉火焰的稳定燃烧和灵活调节。

本发明的目的是这样实现的：一种劣质煤燃烧器，包括点火器通道管以及由内向外依次共轴套设在点火器通道管外的内风管、内旋风管、风煤管、外旋风管、外风管，所述内风管出风端连接有内风喷嘴，内风喷嘴外周依次套设有内旋风喷嘴、风煤喷嘴、外旋风喷嘴、外风喷嘴，所述内、外旋风喷嘴连接在旋风管出风端，风煤喷嘴连接在风煤管出风端，外风喷嘴连接在外风管出风端，内旋风管与内风管之间、以及外旋风管与风煤管之间设置有产生旋流风的导风板，所述内风管进风端、内、外旋风管进风端、外风管进风端均与送风通道相连，点火器通道管内设置有油枪点火器。

本发明采用低热值劣质煤粉作为燃烧燃料的工作过程是：点火器点燃点火油枪后，煤粉与天然气分别经风煤管与外旋风管进入，在两者喷嘴处混合后，被点火器快速引燃，同时，轴向风、内旋流风、中心风分别经外风管、内旋风管、内风管由各自喷嘴输出，为混合燃料的燃烧提供充足的氧气，使得混合燃料燃烧更加充分、火焰达到最佳燃烧状态，当窑内达到稳定燃烧状态时，关闭天然气，而改由外旋风管喷入少量空气，用于调节火焰形状。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明在通过将低热值劣质煤粉燃烧，使得在降低燃煤成本的同时，也具有较好的燃烧状态，外旋风管、风煤管设置在作为一次风输出管的外风管与内旋风管之间，使得燃烧火焰更易调节，提高了燃烧适应性；同时，由于煤粉呈颗粒状，质量较大，双层旋风管吹出的旋流风的稳定性好，两者相结合，可以将煤粉吹送更远，使得燃烧的火焰被拉长，发热点可以远离喷嘴，减少风煤喷嘴处高温结焦的可能性；同时，也增大了火焰内部回流区，改善燃烧着火条件，以便进一步完成充分燃烧；由于空气具有扩散的特性，因此，形成的内旋流风必须位于且最好紧靠在风煤管内侧；此外，内旋流风分布在中心空气外侧，对中心空气形成一定的束缚作用，也保证了中心空气和煤粉混合燃烧的位置可以尽量远离喷嘴，同样也能够避免风煤喷嘴处高温结焦的情况发生；再有，将外旋风管设置在风煤管外周，对风煤有一定的保护作用，起到相对隔热的效果，避免了由于温度过高导致风煤喷嘴处结焦，确保了燃烧的稳定性，使得混合燃料燃烧更加充分；利用多通道输出一次风，降低了一次风率，而且外风喷嘴输出的高速轴向风还可以大量的引射高温的二次风，同时保证了较好的火焰形状，从而提高了燃烧效果。

作为本发明的改进，所述点火器通道管的前端伸出内风管，且点火器通道管与内风喷嘴之间夹设有中心孔板。使得内外部燃烧管能够同轴。而且火焰根部可以引入更多的高温CO₂气体，以减少O₂的分量。

作为本发明的改进，所述内旋风喷嘴与风煤喷嘴之间、风煤喷嘴与外旋风喷嘴之间均设置有支撑筋。增强了燃烧器的结构稳定性，从而保证了燃烧稳定性。

作为本发明的改进，所述外风喷嘴上设置有内台阶。使得外风喷嘴超出了其余喷嘴的长度，这种位置分布造成了燃烧初期会形成十分快速膨胀的扩展型气流，保证了较好的火焰形状。

作为本发明的改进，所述内台阶卡接在外旋风喷嘴外周，且内台阶上均匀分布有若干个圆孔。减小了外喷嘴出口面积，而且在保证了出口动量的基础上，增加了火焰的刚度，减少了一次风量，更多的吸卷了二次风量，增强了燃烧效果。

作为本发明的改进，所述外风喷嘴上的内台阶、外旋风喷嘴、风煤喷嘴、内旋风喷嘴及内风喷嘴径向共面设置。使得燃烧更加充分。

作为本发明的改进，所述各喷嘴内部出口处设置有锥面。起到调节一次风出口速度及旋流强度，加快了燃料和燃烧空气的混合速度，并在火焰中心形成高温回流区，改善燃烧环境，使燃烧完全，并且在火焰中下游区形成外回流气膜，保护窑皮。

作为本发明的改进，所述送风通道上对应设置有压力表和控制内风管、旋风管、外风管内进风量的蝶阀。用以控制各风道喷嘴的风速、风量，使得混合燃料能充分燃烧。

作为本发明的改进，所述外风管外周设置有保护套。用以保护燃烧器，较少磨损。

作为本发明的改进，所述外旋风管、风煤管、内旋风管、内风管均为接管结构。这种结构安装拆卸方便。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为图1中A处放大图。

其中，1点火器通道管、2风煤管、2’风煤喷嘴、3送风通道、301内风管、301’内风喷嘴、302内旋风管、302’内旋风喷嘴、303外风管、303’外风喷嘴、4外旋风管、4’外旋风喷嘴、5压力表、6蝶阀、7内台阶、8支撑筋、9导风板、10中心孔板、11点火器。

具体实施方式

如图1、2、3所示为一种劣质煤燃烧器，包括点火器通道管1以及由内向外依次共轴套设在点火器通道管1外的内风管301、内旋风管302、风煤管2、外旋风管4、外风管303，所述内风管301出风端连接有内风喷嘴301’，内风喷嘴301’外周依次套设有内旋风喷嘴302’、风煤喷嘴2’、外旋风喷嘴4’、外风喷嘴303’，内旋风喷嘴302’连接在内旋风管302出风端，风煤喷嘴2’连接在风煤管出风端，外旋风喷嘴4’连接在外旋风管4出风端，外风喷嘴303’连接在外风管303出风端，点火器通道管1的前端伸出内风管301，且点火器通道管1与内风喷嘴301’之间夹设有中心孔板10，内旋风管302与内风管301之间设置有产生旋流风的导风板9，内风管301进风端、内旋风管302进风端、外风管303进风端均与送风通道3相连，点火器通道管1内设置有点火器11，内旋风喷嘴302’与风煤喷嘴2’之间、风煤喷嘴2’与外旋风喷嘴4’之间均设置有支撑筋8，外风喷嘴303’上设置有内台阶7，内台阶7卡接在外旋风喷嘴4’外周，且内台阶7上均匀分布有若干个圆孔，外风喷嘴303’上的内台阶7、外旋风喷嘴4’、风煤喷嘴2’、内旋风喷嘴302’及内风喷嘴301’径向共面设置，各喷嘴内部出口处设置有锥面，送风通道3上对应设置有压力表5和控制内风管301、内旋风管302、外风管303内进风量的蝶阀6，外风管303外周设置有保护套，外旋风管4、风煤管2、内旋风管302、内风管301均为接管结构。

本发明工作时，点燃点火器11后，煤粉与天然气分别经风煤管与外旋风管4进入，在两者喷嘴处混合后，被点火器11快速引燃并稳定燃烧，轴向风、内旋流风、中心风分别经外风管303、内旋风管302、内风管301由各自喷嘴输出，为混合燃料的燃烧提供充足的氧气，使得混合燃料燃烧更加充分、火焰达到最佳燃烧状态，当燃烧进入稳定状态时，外旋风管停止天然气喷入，改喷入微量旋流风，以灵活调节火焰形状。由于使用低热值劣质廉价煤种，在保证燃烧效果的同时，起到了节能、降低成本的效果，本发明结构上的特征也保证火焰煅烧的最佳状态。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种劣质煤燃烧器，其特征在于：包括点火器通道管以及由内向外依次共轴套设在点火器通道管外的内风管、内旋风管、风煤管、外旋风管、外风管，所述内风管出风端连接有内风喷嘴，内风喷嘴外周依次套设有内旋风喷嘴、风煤喷嘴、外旋风喷嘴、外风喷嘴，所述内旋风喷嘴连接在内旋风管出风端，风煤喷嘴连接在风煤管出风端，外旋风喷嘴连接在外旋风管出风端，外风喷嘴连接在外风管出风端，内旋风管与内风管之间、外旋风管与风煤管之间设置有产生旋流风的导风板，所述内风管进风端、内旋风管进风端、外风管进风端均与送风通道相连，点火器通道管内设置有点火器。

2.根据权利要求1所述的劣质煤燃烧器，其特征在于：所述点火器通道管的前端伸出内风管，且点火器通道管与内风喷嘴之间夹设有中心孔板。

3.根据权利要求1或2所述的劣质煤燃烧器，其特征在于：所述内旋风喷嘴与风煤喷嘴之间、风煤喷嘴与外旋风喷嘴之间均设置有支撑筋。

4.根据权利要求1或2所述的劣质煤燃烧器器，其特征在于：所述外风喷嘴上设置有内台阶。

5.根据权利要求4所述的劣质煤燃烧器，其特征在于：所述内台阶卡接在外旋风喷嘴外周，且内台阶上均匀分布有若干个圆孔。

6.根据权利要求4所述的劣质煤燃烧器，其特征在于：所述外风喷嘴上的内台阶、外旋风喷嘴、风煤喷嘴、内旋风喷嘴及内风喷嘴径向共面设置。

7.根据权利要求1或2所述的劣质煤燃烧器，其特征在于：所述各喷嘴内部出口处设置有锥面。

8.根据权利要求1或2所述的劣质煤燃烧器，其特征在于：所述送风通道上对应设置有压力表和控制内风管、内旋风管、外旋风管、外风管内进风量的蝶阀。

9.根据权利要求1或2所述的劣质煤燃烧器，其特征在于：所述外风管外周设置有保护套。

10.根据权利要求1或2所述的劣质煤燃烧器，其特征在于：所述外旋风管、风煤管、内旋风管、内风管均为接管结构。

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