CN218349255U - 水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水泥生产领域，公开了一种水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉，该水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉包括分解炉柱体、分解炉锥体、还原区燃烧室、三次风进风管、窑尾烟室衔接段进口和燃烧器，其中，分解炉柱体、分解炉锥体、还原区燃烧室、窑尾烟室衔接段进口由上至下依次密封连接，三次风进风管倾斜向下设置且下端密封连接于分解炉锥体与分解炉柱体的连接位置；多个燃烧器分别设置于分解炉柱体、分解炉锥体和还原区燃烧室的侧壁。该水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉具有对氮氧化物还效率高的性能。

Description

水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉

技术领域

本实用新型涉及水泥生产领域，具体地涉及一种水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉。

背景技术

分解炉在水泥工业应用十分广泛，是实现生料加热分解、煤粉燃烧的关键设备。常规分解炉由分解炉柱体、分解炉锥体、三次风进风管、窑尾烟室衔接段、以及燃烧器和撒料装置组成。在分解炉内同时喂入经预热后的生料、一定量的燃料以及适量的热气体，生料在炉内呈悬浮或沸腾状态；在900℃以下，燃料进行无焰燃烧，同时高速完成传热和碳酸钙的分解过程。燃料的燃烧时间和碳酸钙分解所需要的时间约需2～4s,这时生料中碳酸钙的分解率可达到85％～95％,生料预热后的温度为800～850C。分解炉内喷入煤粉，煤粉燃烧提供分解炉内生料中碳酸钙的分解所需的能量，同时分解炉内与空气不能充分混合的煤粉燃烧会产生一氧化碳，一氧化碳可以对分解炉内的窑尾烟气进行氮氧化物还原，从而降低分解炉排出废气的氮氧化物含量。

目前的分解炉主要包括两个燃烧室：分解炉柱体和分解炉锥体，三次风进入分解炉锥体，位于三次风吹扫区域之外的煤粉发生不充分燃烧生成一氧化碳，一氧化碳具有极强的还原性能够对分解炉内的氮氧化物进行还原，从而减少分解炉排放的废气体中的的氮氧化物的含量。

由于分解炉锥体内的空间有限，煤粉有较高的概率与三次风吹入的空气充分混合，因此只有少量的煤粉有机会在分解炉内发生不充分燃烧，相应的生成的还原性物质一氧化碳的含量也比较低，因此，目前的分解炉对窑尾烟气中的氮氧化物的还原效率较低，为了使分解炉所排放的废气中氮氧化物的含量满足排放要求，就需要喷入更多的煤粉，以便相应地增加分解炉内生成的一氧化碳的量，但是这样需要消耗更多的煤粉，造成原料浪费。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的分解炉内氮氧化物还原效率低的问题，本实用新型提供一种水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉，该水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉具有对氮氧化物还原效率高的性能。

本实用新型提供一种水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉，所述水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉包括分解炉柱体、分解炉锥体、还原区燃烧室、三次风进风管、窑尾烟室衔接段进口和燃烧器，其中，

所述分解炉柱体、分解炉锥体、还原区燃烧室、窑尾烟室衔接段进口由上至下依次密封连接，所述三次风进风管倾斜向下设置且下端密封连接于所述分解炉锥体与所述分解炉柱体的连接位置；

多个所述燃烧器分别设置于所述分解炉柱体、分解炉锥体和还原区燃烧室的侧壁上。

优选地，所述三次风进风管下端面的中心位于所述分解炉锥体与分解炉柱体的连接处的下方，并且，所述三次风进风管与所述分解炉柱体连接位置的最高处的高度低于位于所述分解炉柱体侧壁上的所述燃烧器的高度。

优选地，所述还原区燃烧室的侧壁均布有四个所述燃烧器且四个所述燃烧器位于同一水平高度上。

优选地，所述分解炉锥体的侧壁均布有两个所述燃烧器，两个所述燃烧器的轴线在同一水平截面内平行设置。

优选地，所述分解炉柱体的侧壁均布有两个所述燃烧器，两个所述燃烧器位于同一水平高度上且均朝向所述分解炉柱体的轴线喷料。

优选地，所述分解炉锥体和所述分解炉柱体的连接处与所述窑尾烟室衔接段进口和所述还原区燃烧室的连接处之间的高度差为H，设置于所述还原区燃烧室的所述燃烧器的出口与所述窑尾烟室衔接段进口和所述还原区燃烧室的连接处之间的高度差为H1，0.1H≤H1≤0.3H。

优选地，设置于所述分解炉锥体的所述燃烧器的出口与所述窑尾烟室衔接段进口和所述还原区燃烧室的连接处之间的高度差为H2，0.5H≤H2≤0.8H。

优选地，设置于所述分解炉柱体的所述燃烧器的出口与所述分解炉锥体和所述分解炉柱体的连接处之间的高度差为H3，0.1H≤H3≤0.5H。

优选地，所述燃烧器为水平设置或倾斜向下设置，所述燃烧器与水平方向夹角为0°～60°。

优选地，所述窑尾烟室衔接段进口的内部形成有进气通道，所述进气通道的截面设置为正方形，所述正方形的边长为L；

位于所述分解炉锥体侧壁上的两个轴线互相平行的所述燃烧器所喷射出的两股气流能够在所述分解炉锥体内互相配合形成气流旋涡，所述气流旋涡的截面为圆形，所述圆形的圆心位于所述分解炉椎体的轴线上，两个所述燃烧器的轴线的延长线能够与所述圆形相切，所述圆形的直径为D，0.8L≤D≤1.8L。

根据上述技术方案，该水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉设置有还原区燃烧室，该还原区燃烧室设置于分解炉的底部，远离三次风进风管，还原区燃烧室的燃烧器喷入的煤粉与三次风进风管送入的三次风不接触，煤粉在还原区燃烧室内利用分解炉内烟气所含的氧气燃烧，由于氧气含量不足，煤粉无法充分燃烧生成了大量的一氧化碳，这些一氧化碳在还原区燃烧室内形成强还原区，实现了对分解炉内窑尾烟气中的氮氧化物的有效还原。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是一种优选实施方式的水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉的结构示意图；

图2是A-A剖面图；

图3是B-B剖面图；

图4是C-C剖面图。

附图标记说明

1分解炉柱体 2分解炉锥体

3还原区燃烧室 6三次风进风管

4窑尾烟室衔接段进口 5燃烧器

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，“相对，下端，上端，下端端面”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。

参见图1-4所示的一种水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉，该水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉包括分解炉柱体1、分解炉锥体2、还原区燃烧室3、三次风进风管6、窑尾烟室衔接段进口4和燃烧器5，其中，

分解炉柱体1、分解炉锥体2、还原区燃烧室3、窑尾烟室衔接段进口4由上至下依次密封连接，三次风进风管6倾斜向下设置且下端密封连接于分解炉锥体2与分解炉柱体1的连接位置；

多个燃烧器5分别设置于分解炉柱体1、分解炉锥体2和还原区燃烧室3的侧壁。

通过上述技术方案的实施，位于还原区燃烧室3的侧壁的燃烧器5能够向还原区燃烧室3内喷入煤粉和空气的混合物，该位置远离三次风进风管6，因此三次风进风管6吹入的空气无法进入还原区燃烧室3，所以还原区燃烧室3内的氧气主要来源于随煤粉一同喷入的空气、由窑尾烟室衔接段进口4进入的高温窑尾烟气，因此很容易可以根据该还原区燃烧室3内的含氧量计算出需要喷人的煤粉数量，以使得还原区燃烧室3内的氧气含量满足支持燃烧器5喷入的煤粉进行不充分燃烧，使得还原区燃烧室3内的煤粉只能发生不完全氧化得到还原性极强的还原性物质一氧化碳。

大量的煤粉在还原区燃烧室3进行不充分氧化生成大量的一氧化碳，这些一氧化碳可以对分解炉内的气体中的氮氧化物进行还原，从而快速降低分解炉内的氮氧化物的含量。

还原区燃烧室3内的气体向上运动进入分解炉锥体2，并在该区域与三次风进风管6送入的空气和燃烧器5喷入的煤粉和空气进行混合，并开始燃烧产生混合燃烧区，燃料燃烧能量得到较大幅度释放，分解炉锥体2的气体温度迅速升高。

在分解炉锥体2内有三股气流：来自还原区燃烧室3的上升气流、来自三次风进风管6的倾斜向下运动并在撞击分解炉锥体2侧壁后反弹的不稳定气流和来自两个燃烧器5的两股互相作用形成旋涡的气流。这三股气流共同作用的目的是使得煤粉、烟气和空气能够充分混合，但是实际上三股气流的作用并不能实现分解炉锥体2内各向均匀的混合效果，因此在分解炉锥体2内存在某些位置，煤粉与空气接触不充分，使得煤粉发生了不充分燃烧而生产了还原性物质一氧化碳，这些一氧化碳迅速还原了附近气体中的氮氧化物，因此分解炉锥体2内气体中的氮氧化物的含量又进一步得到降低。

当气体由分解炉锥体2进入分解炉柱体1后，位于分解炉柱体1上的燃烧器5向分解炉柱体1内喷入煤粉和空气，这些煤粉和空气以及其它未完全燃烬的燃料将在分解炉柱体1内进行进一步的燃烧，分解炉柱体1内形成了主燃烧区。

在该实施方式中，优选地，三次风进风管6的下端面的中心位于分解炉锥体2与分解炉柱体1的连接处的下方；且三次风进风管6与分解炉柱体1连接位置的最高处的高度低于位于分解炉柱体1侧壁上的燃烧器5的高度。

三次风进风管6需要尽量远离还原区燃烧室3，以尽量避免三次风进入还原区燃烧室3，因此三次风进风管6的位置需要尽可能得高，这将有利于在还原区燃烧室3内高效地生产一氧化碳，形成具有更多一氧化碳的氮氧化物的还原区。但是又必须保证三次风能够全部进入分解炉锥体2，并在分解炉锥体2内与煤粉充分混合并发生反应，提升分解炉锥体2内气体混合物的温度，使得气流进入三区后能够得到充分有效地燃烧。

因此，三次风进风管6的位置要尽可能的位于分解炉锥体2的上部，同时保证不能有三次风进入分解炉柱体1，优选地可以将三次风进风管6的下端面的中心设置于低于分解炉锥体2与分解炉柱体1的连接位置，并且三次风进风管6不能高于分解炉柱体的燃烧器5的高度，使得三次风进风管6送入的空气全部进入分解炉锥体2内。

在该实施方式中，优选地，还原区燃烧室3的侧壁均布有四个燃烧器5且四个燃烧器5位于同一水平高度上。

如图2所示的还原区燃烧室3的截面是一个正方形，四个燃烧器5分别位于该正方形的四边的中心，如此均布的四个燃烧器5向还原区燃烧室3内均匀地喷入煤粉，并使得喷入的煤粉能够与烟气最大程度的均匀混合，从而提高煤粉的使用效率。

在该实施方式中，优选地，分解炉锥体2的侧壁均布有两个燃烧器5，两个燃烧器5的轴线在同一水平截面内平行设置。

在同一水平截面内平行设置的两个燃烧器5所喷出的煤粉和空气的混合物在分解炉锥体2内相互作用产生旋涡，对分解炉锥体2内的气体混合物造成扰动的效果，以便分解炉锥体2内的气体能够实现最大程度地均匀混合。

在该实施方式中，优选地，分解炉柱体1的侧壁均布有两个燃烧器5，两个燃烧器5位于同一水平高度上且均朝向分解炉柱体1的轴线喷料。

位于分解炉柱体1侧壁上的两个燃烧器5的中心位于其所在截面的直径的两端，且全都指向分解炉柱体1的轴线，目的是为了保证两个燃烧器5喷入的煤粉能够快速进入分解炉柱体1中心进行充分燃烧。

在该实施方式中，优选地，分解炉锥体2和分解炉柱体1的连接处与窑尾烟室衔接段进口4和还原区燃烧室3的连接处之间的高度差为H，设置于还原区燃烧室3的燃烧器5的中心与窑尾烟室衔接段进口4和还原区燃烧室3的连接处之间的高度差为H1，0.1H≤H1≤0.3H。

还原区燃烧室3上的燃烧器5的高度不能过高，否则它们喷出的煤粉可能会接触到三次风进风管6吹入的空气，发生充分氧化，生产二氧化碳，这会降低还原区燃烧室3对分解炉内气体的还原效果。同时还原区燃烧室3上的燃烧器5的高度也不能太低，否则会太靠近设备，影响设备的安全性。

在该实施方式中，优选地，设置于分解炉锥体2的燃烧器5的中心与窑尾烟室衔接段进口4和还原区燃烧室3的连接处之间的高度差为H2，0.5H≤H2≤0.8H。

位于分解炉锥体2上的两个燃烧器5会在喷入煤粉时同时喷入空气，且它们喷入的空气会相互配合形成旋涡。由两个燃烧器5喷出的旋涡气流和三次风进风管6吹入的气流与分解炉内原本存在的气流相互作用形成气体均匀混合的效果，因此，分解炉锥体2上的燃烧器5的高度需要合理设置，以便获得对分解炉锥体2内的气体最优的混合效果。优选地，可以在0.5H～0.8H之间选择。

在该实施方式中，优选地，设置于分解炉柱体1的燃烧器5的中心与分解炉锥体2和分解炉柱体1的连接处之间的高度差为H3，0.1H≤H3≤0.5H。

位于分解炉柱体1的燃烧器5需要尽量靠近分解炉锥体2，这样使得位于分解炉柱体1的燃烧器5所喷出的煤粉能够在第一时间与来自分解炉锥体2的高温富氧气体接触，从而增加煤粉有效燃烧的时间，提高煤粉的燃烧率，使得煤粉尽可能燃尽。

在该实施方式中，优选地，燃烧器5为水平设置或倾斜向下设置，燃烧器5与水平方向夹角为0°～60°。

在该实施方式中，优选地，窑尾烟室衔接段进口4的内部形成有进气通道，进气通道的截面设置为正方形，正方形的边长为L；

位于分解炉锥体2侧壁上的两个轴线互相平行的燃烧器5所喷射出的两股气流能够在分解炉锥体2内互相配合形成气流旋涡，气流旋涡的截面为圆形，该圆形的圆心位于分解炉椎体2的轴线上，两个燃烧器5的轴线的延长线能够与该圆形相切，圆形的直径为D，0.8L≤D≤1.8L。

如图3所示，位于分解炉锥体2的两个燃烧器5之间有虚线表示的燃烧器内切圆，它代表理想状态下两个燃烧器5的气流所形成的的旋涡气流的位置，它需要处于窑尾烟气气流的边缘，这样旋涡气流才能够顺利形成，而且能够长期位于窑尾烟气气流的边缘扰动，避免扰动气流受烟气流的影响。因此在布置燃烧器5的安装位置时可以考虑燃烧器内切圆的直径在0.8L～1.8L之间进行选择。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (10)

1.一种水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉，其特征在于，所述水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉包括分解炉柱体(1)、分解炉锥体(2)、还原区燃烧室(3)、三次风进风管(6)、窑尾烟室衔接段进口(4)和燃烧器(5)，其中，

所述分解炉柱体(1)、分解炉锥体(2)、还原区燃烧室(3)、窑尾烟室衔接段进口(4)由上至下依次密封连接，所述三次风进风管(6)倾斜向下设置且下端密封连接于所述分解炉锥体(2)与所述分解炉柱体(1)的连接位置；

多个所述燃烧器(5)分别设置于所述分解炉柱体(1)、分解炉锥体(2)和还原区燃烧室(3)的侧壁上。

2.根据权利要求1所述的水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉，其特征在于，所述三次风进风管(6)下端面的中心位于所述分解炉锥体(2)与分解炉柱体(1)的连接处的下方，并且，所述三次风进风管(6)与所述分解炉柱体(1)连接位置的最高处的高度低于位于所述分解炉柱体(1)侧壁上的所述燃烧器(5)的高度。

3.根据权利要求2所述的水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉，其特征在于，所述还原区燃烧室(3)的侧壁均布有四个所述燃烧器(5)且四个所述燃烧器(5)位于同一水平高度上。

4.根据权利要求3所述的水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉，其特征在于，所述分解炉锥体(2)的侧壁均布有两个所述燃烧器(5)，两个所述燃烧器(5)的轴线在同一水平截面内平行设置。

5.根据权利要求4所述的水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉，其特征在于，所述分解炉柱体(1)的侧壁均布有两个所述燃烧器(5)，两个所述燃烧器(5)位于同一水平高度上且均朝向所述分解炉柱体(1)的轴线喷料。

6.根据权利要求5所述的水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉，其特征在于，所述分解炉锥体(2)和所述分解炉柱体(1)的连接处与所述窑尾烟室衔接段进口(4)和所述还原区燃烧室(3)的连接处之间的高度差为H，设置于所述还原区燃烧室(3)的所述燃烧器(5)的出口与所述窑尾烟室衔接段进口(4)和所述还原区燃烧室(3)的连接处之间的高度差为H1，0.1H≤H1≤0.3H。

7.根据权利要求6所述的水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉，其特征在于，设置于所述分解炉锥体(2)的所述燃烧器(5)的出口与所述窑尾烟室衔接段进口(4)和所述还原区燃烧室(3)的连接处之间的高度差为H2，0.5H≤H2≤0.8H。

8.根据权利要求6所述的水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉，其特征在于，设置于所述分解炉柱体(1)的所述燃烧器(5)的出口与所述分解炉锥体(2)和所述分解炉柱体(1)的连接处之间的高度差为H3，0.1H≤H3≤0.5H。

9.根据权利要求5所述的水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉，其特征在于，所述燃烧器(5)为水平设置或倾斜向下设置，所述燃烧器(5)与水平方向夹角为0°～60°。

10.根据权利要求5所述的水泥窑燃料三区分级燃烧型分解炉，其特征在于，所述窑尾烟室衔接段进口(4)的内部形成有进气通道，所述进气通道的截面设置为正方形，所述正方形的边长为L；

位于所述分解炉锥体(2)侧壁上的两个轴线互相平行的所述燃烧器(5)所喷射出的两股气流能够在所述分解炉锥体(2)内互相配合形成气流旋涡，所述气流旋涡的截面为圆形，所述圆形的圆心位于所述分解炉锥体(2)的轴线上，两个所述燃烧器(5)的轴线的延长线能够与所述圆形相切，所述圆形的直径为D，0.8L≤D≤1.8L。

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