CN104048502A - 一种水泥回转窑燃烧器富氧装置的助燃方法 - Google Patents

Abstract

一种水泥回转窑燃烧器的富氧装置的助燃方法，是由窑头外层管道、窑头外层进风管口、窑头煤层流管道、窑头煤粉风流管道、窑头煤风管道、窑头内风管道、窑头内风进风管口、窑头油管道、喷油嘴、窑头耐火混凝土、窑头富氧风道构成；窑头外层进风管口与窑头内风进风管口之间设置富氧风道，窑头外层进风管口中的窑头富氧风道管端预留富氧的进风口；窑头外层管道中的富氧和窑头内风管道中的富氧与煤粉风流同时进入水泥回转窑中时，输入富氧的水泥回转窑的燃烧场温度能够达到1700℃以上，1700℃以上燃烧场中的游离碳形成黑烟前的过程中彻底燃烧，游离碳变为可燃烧的燃料；与此同时，富氧的输入能使水泥的熟料催化剂氧化燃烧；燃烧场温度1700℃以上时，燃烧场中的CO被燃烧、NOx的减少排放35％。

Description

一种水泥回转窑燃烧器富氧装置的助燃方法

技术领域

本发明涉及水泥窑的燃煤燃烧器装置，尤其是一种水泥回转窑燃烧器富氧装置的助燃方法。 

背景技术

三通道和多通分解炉燃烧器利用直流、旋流组成的射流方式来强化煤粉燃烧过程。内风采用旋流可以在中心造成内部回流，以便卷吸高温烟气。旋转射流在初期以其湍流强度大、混合强烈，动量和热量传递迅速。煤、风采用高压输送，煤粉浓度高，流速较低，且风量较小，这样，着火所需求的热量就比较少，所以有良好的着火性能；外风采用直流风，直流射流早期湍流强度并不是很大，但具有很强的穿透能力，使得煤粉气流着火后的末端湍流强度增加，大大强化了固定碳的燃烬。外风风压依然很高，风速一般也较高，风量并不大，故可以增强外风卷吸炽热燃烧烟气的能力；内风、煤风和外风采用同轴套管方式制作，喷出后的混合过程是逐渐进行的。分级燃烧过程使整个燃烧过程更加合理，也使燃烧过程中的有害产物生成量减少。三通道和多通水泥窑分解炉燃烧器强化煤粉着火、燃烧和燃烬；水泥窑分解炉燃烧器，分解炉内燃煤多系无焰燃烧、炉内温度较分解炉燃烧带低得很多。这些水泥窑分解炉高耗能的燃煤水泥窑，问题是水泥窑分解炉燃烧器燃烧的煤量巨大；由于燃煤资源的减少，低燃烧率的劣质煤，也大量使用于分解炉中，使得分解炉的耗煤量大，废气的排量也随之增大；鉴于上述诸多的问题，需要改进水泥回转窑燃烧器富氧装置及其助燃的方法。 

发明内容

本发明为了解决水泥回转窑燃烧器中的燃煤燃烧不尽，造成的高耗能，不能环保排放；低燃烧率的劣质煤，加重分解炉燃煤的燃烧不尽，增大耗煤量，废气的排量也随之增大；通过合理的设计，提供一种水泥回转窑燃烧器富氧装置的助燃方法，给水泥分解炉中煤粉的燃烧提供富氧，水泥窑煤粉燃烧器煤粉的燃烧具备更加充足的氧量，提高了煤粉的燃烧速率，降低了煤粉的燃点、降低了燃烧器用风量、炉内温度场火焰温度升高，燃料燃烧更加完全；节煤率达到10％左右；水泥窑的窑尾燃烧器煤粉在富氧气氛下燃烧，烟气中CO的含量减小，NO_x含量随富氧程度呈现出下降；减少了NO_x的排放，节煤率达到15％左右，确保水泥窑正常运转。 

本发明为了实现上述的发明目的，采用如下的技术方案：一种水泥回转窑燃烧器的富氧装置，是由窑头外层管道、窑头外层进风管口、窑头煤层流管道、窑头煤粉风流管道、窑头煤风管道、窑头内风管道、窑头内风进风管口、窑头油管道、喷油嘴、窑头耐火混凝土、窑头富氧风道构成；回转窑燃烧器设置四根管道，管中管同轴设置：窑头油管道外周设置窑头内风管道，窑头内风管道外周设置窑头煤层流管道、窑头煤层流管道外周设置窑头外层管道，窑头外层管道外周设置窑头耐火混凝土；各管道的出口端与窑头内风管道的出口平齐设置，为窑燃烧器的总出口，窑头油管道的出口设置喷油嘴；窑头内风管道的进口段一侧设置窑头内风进风管口，窑头内风管道一端外周设置窑头煤层流管道；窑头煤层流管道的进口段一端设置窑头煤粉风流管道、窑头煤层流管道的管口与窑头煤粉风流管道之间设置窑头煤风管道，窑头煤层流管道出口管段的外周设置窑头外层管道，窑头外层管道一侧设置窑头外层进风管口。 

窑头外层进风管口与窑头内风进风管口之间设置富氧风道，窑头外层进风管口中的窑头富氧风道管端预留富氧的进风口。 

浓度是23％～50％的富氧通过窑头内风进风管口中窑头富氧风道的进风口，富氧通过窑头富氧风道进入窑头外层进风管口，通过窑头外层进风管口输入窑头内风管道，富氧由窑头内风管道的出口进入水泥回转窑中；同时煤粉的风流通过窑头煤粉风流管道向水泥分解炉中输入煤粉；窑头内风管道中23％～50％浓度的富氧内风流与煤粉风流在出口时充分混合，富氧内风流与煤粉风流混合后进入水泥分解炉中；与此同时，窑头富氧风道另一端对应窑头外层进风管口中的富氧出口，把23％～50％浓度的富氧输入窑头外层管道；同时燃油通过窑头油管道输入，窑头油管道端的喷油嘴将喷出雾化的燃油；窑头外层管道中的富氧和窑头内风管道中的富氧与煤粉风流同时进入水泥回转窑中，与燃油与富氧和煤粉风流混合后构成气流，进入1300℃高温的燃烧场中后迅速燃烧，输入富氧的燃烧场的温度能够提高450℃，燃烧场的温度能够达到1700℃以上。 

当窑头外层管道中的富氧和窑头内风管道中的富氧与煤粉风流同时进入水泥回转窑中时，输入富氧的水泥回转窑的燃烧场温度能够达到1700℃以上，1700℃以上燃烧场中的游离碳形成黑烟前的过程中彻底燃烧，游离碳变为可燃烧的燃料；与此同时，富氧的输入能使水泥的熟料催化剂氧化燃烧；燃烧场温度1700℃以上时，燃烧场中的CO被燃烧、NOx的减少排放35％。 

有益效果：富氧燃烧煤粉的燃烧具备更加充足的富氧量，提高了煤粉的燃烧速率，炉内温度场水平升高，燃料燃烧更加完全；节煤节约率达到20％左右。火焰温度提高450℃。另一方面，富氧燃烧可实现黑烟污染治理：挥发分在窑炉燃烧室内缺氧条件下析出产生游离碳 一黑烟，采用增氧耦合挠动接触再燃烧原理，使挥发分在形成黑烟前或过程中彻底燃烧，增氧挠动还可以处使水泥熟料催化剂效率更高。分解炉燃烧器出口：喷出的煤粉里层有富氧助燃、使低温环境没有燃烧的CO燃烧，大量的外层煤粉又使氧化的煤粉再度还原。用风量减少、燃煤燃点降低、燃烧速度提高。减少NOx排放。NOx减少排放35％。 

由于局部富氧分解炉分解效率更高，煤粉燃烧充分、生料液态时不会粘附煤粉，熟料出现黄料减少，熟料强度提高。 

除硝固硫作用：增氧助燃后还可以减少烟气中SO2(二氧化硫)、CO(一氧化碳)、NOx(氮氧化物)含量。炉内温度场水平升高，燃料燃烧更加完全NO_x含量随富氧程度呈现出先增大后减小的变化规律。煤粉在富氧气氛下燃烧，烟气中CO的含量减小，煤粉高效燃烧降低NOx化物。 

煤粉的富氧燃烧是整体节约能源和保护环境的有效能源利用方式。煤粉富氧燃烧提高了煤粉的燃烧速率，普通空气燃烧过程，占体积的4/5的氮气不但不参与助燃反而阻碍燃烧反应的进行，富氧燃烧减少了单原子氮气的组分比例，燃烧充分，富氧燃烧提升了炉窑的传热效率，热量的利用率提高。如：用普通空气助燃，当加热温度为1300℃时，其可利用的热量为42％，而用26％的富氧空气助燃，可利用热量为56％，且氧浓度越高，加热温度越高，所增加的比例越明显，因此节能效果越好。 

用富氧助燃，因为氮气量减少，故燃烧后的排气量也相应减少，热损失减少。可以延长炉膛热交换时间、烟囱排放热损失相对也降低19％、过剩空气也将减少19％；富氧燃烧还可降低燃料的燃点温度，获得更宽泛的燃料选择范围，同等条件下可利用更加劣质的燃料。如CO在空气中的燃点为609℃，而在纯氧中的燃点仅为388℃。所以用富氧助燃能降低燃料燃点，提高火焰强度和增加释放热量等，同等条件下可利用更加劣质的燃料！ 

一种水泥回转窑燃烧器的富氧装置。过去水泥回转窑燃烧器没有富氧装置。 

附图说明

下面结合附图对本发明型作进一步说明。 

图1：水泥回转窑的窑头燃烧器的结构示意图。 

图2：窑头燃烧器出口的结构示意图。 

图1、2中：窑头外层管道1、窑头外层进风管口2、窑头煤层流管道3、窑头煤粉风流管道4、窑头煤风管道5、窑头内风管道6、窑头内风进风管口7、窑头油管道8、喷油嘴9、窑头耐 火混凝土10、窑头富氧风道11。 

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明： 

实施例1 

如图所示；一种水泥回转窑燃烧器的富氧装置，是由窑头外层管道1、窑头外层进风管口2、窑头煤层流管道3、窑头煤粉风流管道4、窑头煤风管道5、窑头内风管道6、窑头内风进风管口7、窑头油管道8、喷油嘴9、窑头耐火混凝土10、窑头富氧风道11构成；回转窑燃烧器设置四根管道，管中管同轴设置：窑头油管道8外周设置窑头内风管道6，窑头内风管道6外周设置窑头煤层流管道3、窑头煤层流管道3外周设置窑头外层管道1，窑头外层管道1外周设置窑头耐火混凝土10；各管道的出口端与窑头内风管道6的出口平齐设置，为窑燃烧器的总出口，窑头油管道8的出口设置喷油嘴9；窑头内风管道6的进口段一侧设置窑头内风进风管口7，窑头内风管道6一端外周设置窑头煤层流管道3；窑头煤层流管道3的进口段一端设置窑头煤粉风流管道4、窑头煤层流管道3的管口与窑头煤粉风流管道4之间设置窑头煤风管道5，窑头煤层流管道3出口管段的外周设置窑头外层管道1，窑头外层管道1一侧设置窑头外层进风管口2。 

实施例2 

窑头外层进风管口2与窑头内风进风管口7之间设置富氧风道11，窑头外层进风管口2中的窑头富氧风道11管端预留富氧的进风口。 

实施例3 

浓度是23％～50％的富氧通过窑头内风进风管口7中窑头富氧风道11的进风口，富氧通过窑头富氧风道11进入窑头外层进风管口2，通过窑头外层进风管口2输入窑头内风管道6，富氧由窑头内风管道6的出口进入水泥回转窑中；同时煤粉的风流通过窑头煤粉风流管道4向水泥分解炉中输入煤粉；窑头内风管道6中23％～50％浓度的富氧内风流与煤粉风流在出口时充分混合，富氧内风流与煤粉风流混合后进入水泥分解炉中；与此同时，窑头富氧风道11另一端对应窑头外层进风管口2中的富氧出口，把23％～50％浓度的富氧输入窑头外层管道1；同时燃油通过窑头油管道8输入，窑头油管道8端的喷油嘴9将喷出雾化的燃油；窑头外层管道1中的富氧和窑头内风管道6中的富氧与煤粉风流同时进入水泥回转窑中，与燃油与富氧和煤粉风流混合后构成气流，进入1300℃高温的燃烧场中后迅速燃烧，输入富氧的燃烧场的温度能够提高450℃，燃烧场的温度能够达到1700℃以上。 

实施例4 

当窑头外层管道1中的富氧和窑头内风管道6中的富氧与煤粉风流同时进入水泥回转窑中时，输入富氧的水泥回转窑的燃烧场温度能够达到1700℃以上，1700℃以上燃烧场中的游离碳形成黑烟前的过程中彻底燃烧，游离碳变为可燃烧的燃料；与此同时，富氧的输入能使水泥的熟料催化剂氧化燃烧；燃烧场温度1700℃以上时，燃烧场中的CO被燃烧、NOx的减少排放35％。 

Claims (4)

1.一种水泥回转窑燃烧器的富氧装置，是由窑头外层管道(1)、窑头外层进风管口(2)、窑头煤层流管道(3)、窑头煤粉风流管道(4)、窑头煤风管道(5)、窑头内风管道(6)、窑头内风进风管口(7)、窑头油管道(8)、喷油嘴(9)、窑头耐火混凝土(10)、窑头富氧风道(11)构成；其特征在于：回转窑燃烧器设置四根管道，管中管同轴设置：窑头油管道(8)外周设置窑头内风管道(6)，窑头内风管道(6)外周设置窑头煤层流管道(3)、窑头煤层流管道(3)外周设置窑头外层管道(1)，窑头外层管道(1)外周设置窑头耐火混凝土(10)；各管道的出口端与窑头内风管道(6)的出口平齐设置，为窑燃烧器的总出口，窑头油管道(8)的出口设置喷油嘴(9)；窑头内风管道(6)的进口段一侧设置窑头内风进风管口(7)，窑头内风管道(6)一端外周设置窑头煤层流管道(3)；窑头煤层流管道(3)的进口段一端设置窑头煤粉风流管道(4)、窑头煤层流管道(3)的管口与窑头煤粉风流管道(4)之间设置窑头煤风管道(5)，窑头煤层流管道(3)出口管段的外周设置窑头外层管道(1)，窑头外层管道(1)一侧设置窑头外层进风管口(2)。

2.根据权利要求1中所述的一种水泥回转窑燃烧器的富氧装置，其特征在于：窑头外层进风管口(2)与窑头内风进风管口(7)之间设置富氧风道(11)，窑头外层进风管口(2)中的窑头富氧风道(11)管端预留富氧的进风口。

3.根据权利要求1中所述的一种水泥回转窑燃烧器的富氧装置的助燃方法，其特征在于：浓度是23％～50％的富氧通过窑头内风进风管口(7)中窑头富氧风道(11)的进风口，富氧通过窑头富氧风道(11)进入窑头外层进风管口(2)，通过窑头外层进风管口(2)输入窑头内风管道(6)，富氧由窑头内风管道(6)的出口进入水泥回转窑中；同时煤粉的风流通过窑头煤粉风流管道(4)向水泥分解炉中输入煤粉；窑头内风管道(6)中23％～50％浓度的富氧内风流与煤粉风流在出口时充分混合，富氧内风流与煤粉风流混合后进入水泥分解炉中；与此同时，窑头富氧风道(11)另一端对应窑头外层进风管口(2)中的富氧出口，把23％～50％浓度的富氧输入窑头外层管道(1)；同时燃油通过窑头油管道(8)输入，窑头油管道(8)端的喷油嘴(9)将喷出雾化的燃油；窑头外层管道(1)中的富氧和窑头内风管道(6)中的富氧与煤粉风流同时进入水泥回转窑中，与燃油与富氧和煤粉风流混合后构成气流，进入1300℃高温的燃烧场中后迅速燃烧，输入富氧的燃烧场的温度能够提高450℃，燃烧场的温度能够达到1700℃以上。

4.根据权利要求1中所述的一种水泥回转窑燃烧器的富氧装置的助燃方法，其特征在于：当窑头外层管道(1)中的富氧和窑头内风管道(6)中的富氧与煤粉风流同时进入水泥回转窑中时，输入富氧的水泥回转窑的燃烧场温度能够达到1700℃以上，1700℃以上燃烧场中的游离碳形成黑烟前的过程中彻底燃烧，游离碳变为可燃烧的燃料；与此同时，富氧的输入能使水泥的熟料催化剂氧化燃烧；燃烧场温度1700℃以上时，燃烧场中的CO被燃烧、NOx的减少排放35％。