`燃燒器參數(shù)、選型、診斷

燃燒器選擇報告人：齊硯勇1精選完整ppt課件水泥回轉(zhuǎn)窯作為水泥熟料生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備，其具燃料燃燒、氣固換熱、化學(xué)反應(yīng)、物料輸送等多重功能，然而燃料釋放能量的過程是實現(xiàn)其它功能的基礎(chǔ)。隨著國內(nèi)能源供應(yīng)的日益緊張，目前新型干法水泥廠普遍使用的煤炭，價格急速上漲，因此采用劣質(zhì)煤尤其是低熱值煤生產(chǎn)水泥熟料是降低水泥生產(chǎn)成本的必然趨勢。2精選完整ppt課件利用劣質(zhì)煤（指無煙煤、貧煤及褐煤）代替優(yōu)質(zhì)煙煤煅燒水泥熟料，雖然可大大降低水泥成本，提高水泥廠的經(jīng)濟(jì)效益，但是劣質(zhì)煤尤其是低熱值煤的使用，易引起燒成帶溫度低、飛沙料增多，熟料產(chǎn)、質(zhì)量下降。還可產(chǎn)生灰分沉積及窯內(nèi)液相量的過早出現(xiàn)，引起窯內(nèi)結(jié)圈，結(jié)蛋，磨蝕耐火磚，影響窯內(nèi)通風(fēng)和窯的運(yùn)行，因此開發(fā)適應(yīng)水泥預(yù)分解窯使用低熱值煤的燃燒器是解決水泥窯生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)熟料的重要措施。3精選完整ppt課件燃燒器使用存在問題燃燒器使用中的困惑１.參數(shù)不全、不知（１）設(shè)計幾何尺寸不知（２）設(shè)計各風(fēng)道風(fēng)速不知（３）風(fēng)機(jī)選型依據(jù)不知２.調(diào)節(jié)范圍不清楚燃燒器配置適應(yīng)煤種的范疇不知4精選完整ppt課件３.燃燒器工作原理不熟悉（１）擴(kuò)散角度（２）卷吸量、旋流強(qiáng)度（３）煤燃燒距離5精選完整ppt課件6精選完整ppt課件7精選完整ppt課件8精選完整ppt課件9精選完整ppt課件一次風(fēng)機(jī)10精選完整ppt課件燃燒器與熟料質(zhì)量的關(guān)系燃燒器特點、參數(shù)燃燒器適應(yīng)性11精選完整ppt課件一、預(yù)分解窯熟料巖相優(yōu)質(zhì)水泥熟料來源于較高含量的硅酸鹽礦物，而硅酸鹽礦物含量的高低與回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的溫度場密切相關(guān)。圖1液相分布富裕區(qū)域的A 礦，尺寸圖2液相分布富裕區(qū)域的A礦，巨大、有一定量地包裹物，明顯的不 尺寸巨大、外形不完整規(guī)則的層環(huán)帶構(gòu)造12精選完整ppt課件大窯熟料圖3多孔區(qū)域分布的小堆B礦及尺寸 圖4多孔區(qū)域分布的小堆B礦及尺寸巨大的A礦晶體——浸蝕程度較重 巨大的A礦晶體——浸蝕程度較重13精選完整ppt課件大窯熟料圖5A礦晶體邊緣發(fā)生分解，棱角不完整圖6大部分A礦晶體發(fā)生分解1%硝酸酒精浸蝕，反光200X1%硝酸酒精浸蝕，反光200X14精選完整ppt課件大窯熟料圖7集中分布的樹葉狀、手指狀B礦圖8集中分布的樹葉狀、手指狀B礦15精選完整ppt課件小窯熟料圖1結(jié)晶規(guī)則的短柱狀A(yù)礦

圖2結(jié)晶規(guī)則的短柱狀A(yù)礦

16精選完整ppt課件小窯熟料圖3A礦晶體不規(guī)則，晶體尺寸普遍偏小圖4A礦晶體不規(guī)則，晶體尺寸普遍偏小

17精選完整ppt課件圖11A礦受液相溶蝕，邊緣殘缺不全圖12尺寸差異巨大的A礦18精選完整ppt課件因此，只有具有優(yōu)良性能的燃燒器(包括:型式、規(guī)格、設(shè)置部位等)，才能保證喂入窯系統(tǒng)的燃料在燃燒空間內(nèi)與高溫二次空氣迅速混合，及時起火完全燃燒，并按照要求提供充足的熱量，形成一個合理的溫度場及熱工制度，從而使回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)充分發(fā)揮其應(yīng)有的功能，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、長期安全運(yùn)轉(zhuǎn)，并滿足環(huán)境保護(hù)規(guī)定的要求。19精選完整ppt課件二、燃燒器種類、特點回轉(zhuǎn)窯燃燒器是燒成系統(tǒng)的重要工藝設(shè)備，它不僅影響窯系統(tǒng)的熱耗及操作性能，還對熟料質(zhì)量和有害物質(zhì)排放量產(chǎn)生影響，因此，一臺好的燃燒器應(yīng)有以下特點：（1）在點火及操作期間火焰穩(wěn)定；（2）著火點接近噴嘴；20精選完整ppt課件概念（3）明亮有力的火焰；（4）火焰粗細(xì)及長度可調(diào)；（5）燃燒器端部可更換；（6）較低的一次風(fēng)量；（7）結(jié)構(gòu)緊湊、活動部件少；（8）可燒替代燃料；（9）較低的氮氧化物的排放。21精選完整ppt課件２

燃料的燃燒特性所有的燃燒過程都可分為以下幾個步驟：混合－點火－化學(xué)反應(yīng)－熱量的傳播２．1燃料和空氣混合對大多數(shù)燃燒器而言，燃料和氣流的混合是因為燃燒器的噴射卷吸產(chǎn)生的。22精選完整ppt課件（1）自由射流的混合當(dāng)燃燒器的噴射為自由射流時，因為射流邊界與周圍氣流之間的摩擦力(卷吸力)，使周圍氣流加速進(jìn)入射流，使射流范圍擴(kuò)大。這個過程由燃燒器的沖量控制，直到周圍氣流與射流的速度相同時為止。燃燒器的沖量越大，卷吸的氣流越多。由于是自由射流，這個過程將持續(xù)到卷吸力完全釋放為止。23精選完整ppt課件（2）受限射流的混合大部分燃燒器，比如回轉(zhuǎn)窯用燃燒器的噴射都為受限射流，射流受兩種方式的限制：（2.1）周圍氣流（比如二次風(fēng)）的量是受控制且有限的；（2.2）射流的擴(kuò)散邊界受回轉(zhuǎn)窯殼體的限制。24精選完整ppt課件當(dāng)受限射流的沖量超過完全卷吸二次風(fēng)量的需要時，將有回流產(chǎn)生。此時，二次風(fēng)像自由射流一樣，被射流卷吸，當(dāng)二次風(fēng)被完全卷吸時，過剩的沖量將把燃燒產(chǎn)生的廢氣卷吸回來，產(chǎn)生外部回流。25精選完整ppt課件２．2一次風(fēng)的作用（1）控制燃料和空氣的混合。（2）幫助火焰的穩(wěn)定。26精選完整ppt課件火焰帶回流的差別27精選完整ppt課件燃燒器參數(shù)回轉(zhuǎn)窯用燃燒器的設(shè)計一般有兩種常用模式：動能型：數(shù)學(xué)表達(dá)式為P×V2，即一次風(fēng)量與風(fēng)速平方的乘積。沖量型：數(shù)學(xué)表達(dá)式為P×V，即一次風(fēng)量與風(fēng)速的乘積（％·m／s）。一次風(fēng)量為占化學(xué)需氧量的百分?jǐn)?shù)。28精選完整ppt課件回轉(zhuǎn)窯用燃燒器都是噴射卷吸型燃燒器，其設(shè)計有兩種方式：第一種：高動能型。即：較高的一次風(fēng)（＞300m/s），較低的一次風(fēng)量，通常為5％～10％。第二種：高沖量型。即：相對較高的一次風(fēng)量，較低的一次風(fēng)速，以提供足夠的沖量來產(chǎn)生回流。29精選完整ppt課件如果燃燒器的沖量不足而影響燃料與二次風(fēng)的混合，則每增加1％的過剩氧含量，就會增加2％的熱耗。這也是低一次風(fēng)量燃燒器產(chǎn)生低的NOx排放的主要原因。因此，在設(shè)計燃燒器時，必須考慮降低一次風(fēng)量及較低的過剩氧含量。30精選完整ppt課件水泥廠廣泛使用的燃燒器都可歸為這兩大類型：高動能型和高沖量型。也可簡單劃分為“洪堡”型和“皮拉德”型。隨著煤質(zhì)的變化，特別是國內(nèi)，優(yōu)質(zhì)煙煤價格的越來越高，劣質(zhì)煤、無煙煤被廣泛使用。很多廠更是使用劣質(zhì)煤或無煙煤摻部分熱值及揮發(fā)分高的煙煤來滿足煅燒要求。兩種類型的燃燒器有逐漸融合的趨勢，即一次風(fēng)速（軸流風(fēng)速）越來越高。31精選完整ppt課件各種煤的工業(yè)分析32精選完整ppt課件２.燃燒器型式國外高動能型燃燒器的主要產(chǎn)品是KHD公司生產(chǎn)的PYRO-JET燃燒器；國內(nèi)大部分燃燒器也可歸為此類型。一般可統(tǒng)稱為三通道燃燒器。國外高沖量型燃燒器的主要產(chǎn)品是FLS公司生產(chǎn)的DUOFLEX燃燒器，PILLARD公司生產(chǎn)的PILLARD燃燒器；國內(nèi)也有幾家生此類燃燒器。一般可統(tǒng)稱為四通道燃燒器。33精選完整ppt課件燃燒器型式2．1KHD公司PYRO－JET燃燒器PYRO-JET燃燒器的總體結(jié)構(gòu)與一般的三通道燃燒器相似，為了保證較高的軸流風(fēng)速，其軸流空氣是由噴嘴環(huán)上的圍成圓形狀的圓形小孔射出，噴口的數(shù)目、尺寸和位置取決于生產(chǎn)能力和燃料種類。燃燒器為高動能型三風(fēng)道燃燒器，中間為油氣點火裝置，并增加了用于冷卻點火裝置的中心風(fēng)（占一次風(fēng)的比例很小，國內(nèi)有叫第四風(fēng)道，），由內(nèi)向外依次為旋流風(fēng)，煤粉及其輸送空氣和軸流風(fēng)。34精選完整ppt課件燃燒器型式PYRO－JET燃燒器原理圖35精選完整ppt課件燃燒器型式設(shè)計特點和應(yīng)用情況:（1）中心風(fēng)為圓孔形噴射口的平行射流，所通過的流量少且噴射速度低，圓孔形噴射口噴射的氣流形成一個火焰內(nèi)部回流區(qū)，該回流區(qū)阻止含碳粒的熱煙氣進(jìn)入中心區(qū)內(nèi)燃燒，阻止了該部位因燃燒產(chǎn)生的結(jié)焦。（2）適宜的內(nèi)部旋流風(fēng)，有利于燃料與空氣的混合及揮發(fā)分的燃燒。（3）煤粉輸送風(fēng)速盡可能降低，以減少煤粉對管路的磨損。同時煤粉噴口略向外傾斜，以增加火焰寬度。36精選完整ppt課件燃燒器型式（4）軸流風(fēng)是通過圓孔形噴嘴噴出，由于風(fēng)速高，所產(chǎn)生的噴射流吸入了周圍的慢速流動的熱二次風(fēng)，易使燃料快速燃燒。同時，圓孔形噴嘴噴出的高速射流，可出現(xiàn)回流易使初始著火點接近其出口，因此在火焰中避免形成陡峭的峰值溫度，降低NOx的形成。37精選完整ppt課件燃燒器型式（5）燃燒器的旋流空氣設(shè)置在煤風(fēng)管道里層，從而增加煤風(fēng)的旋流強(qiáng)度，加強(qiáng)煤粉的混合，同時軸流空氣的噴速較高，在外層又可控制煤風(fēng)的旋流強(qiáng)度，因此更易調(diào)節(jié)火焰的形狀。同時圓孔形平行噴射的軸流空氣所形成的火焰外部回流有利于揮發(fā)分在靠近燃燒器噴口附近著火燃燒，再加上中心空氣的火焰內(nèi)部回流區(qū)，使火焰出現(xiàn)平穩(wěn)的較高的溫度，此類燃燒器不僅對揮發(fā)分含量高的煙煤有效，而且對揮發(fā)分低的無煙煤也適用，事實上有多臺燃燒器已經(jīng)連續(xù)使用100％無煙煤和100％石油焦長達(dá)數(shù)年38精選完整ppt課件圖12奧地利雙通道噴煤管

39精選完整ppt課件圖13史密斯新型雙調(diào)節(jié)伸縮式Duoflex噴煤管

40精選完整ppt課件燃燒器型式2．2FLS燃燒器第三代FLS燃燒器噴射口第三代FLS燃燒器風(fēng)道布置41精選完整ppt課件燃燒器型式FLS第三代燃燒器（DUOFLEX燃燒器）已由原有的三風(fēng)道燃燒器改為四風(fēng)道燃燒器，旋流風(fēng)由煤風(fēng)道的里層移到煤風(fēng)的外層，在燃燒器出口，巧妙地把旋流風(fēng)道和軸流風(fēng)道合二為一，減少風(fēng)道的截面積，提高出口風(fēng)速。各風(fēng)道的布置情況和噴射口如圖。其特點如下：42精選完整ppt課件燃燒器型式（1）增設(shè)中心圓孔形噴射口的平行射流，以減少中心部位因燃燒產(chǎn)生的結(jié)焦。（2）煤粉輸送空氣在旋流空氣內(nèi)側(cè)，在燃燒器中心形成一個富燃料區(qū)，燃料在還原氣氛下燃燒，以減少NOx的生成量。43精選完整ppt課件燃燒器型式（3）旋流空氣和軸流空氣相鄰，且在出口合二為一，從而減少了一半左右的出風(fēng)口面積，以大幅度提高出口噴速，增加燃燒器的沖量，來穩(wěn)定火焰形狀；并利用軸流風(fēng)噴速來調(diào)節(jié)旋流強(qiáng)度，增加了調(diào)節(jié)的靈活性。（4）軸流空氣與旋流空氣高速噴出，組成大的火焰外部循環(huán)回流區(qū)，并與中心風(fēng)的內(nèi)循環(huán)區(qū)相結(jié)合，加快了燃料的著火燃燒。44精選完整ppt課件燃燒器型式（5）采用調(diào)節(jié)噴口面積大小來調(diào)節(jié)軸流和旋流的噴速，比原有的燃燒器依靠閥門調(diào)節(jié)的動力消耗低。噴口面積調(diào)節(jié)時可降低一次風(fēng)量，同時保持較高的軸流空氣噴速。其一次風(fēng)量為6％～8％，最大軸流噴速達(dá)到250m/s，其沖量約為1250～1780％·m/s。45精選完整ppt課件燃燒器型式上述措施致使火焰的最大峰值溫度平穩(wěn)，達(dá)到保護(hù)窯皮和提高耐火磚的使用周期，同時還可降低NOx的排放。46精選完整ppt課件燃燒器型式四風(fēng)道燃燒器47精選完整ppt課件燃燒器型式2.3PILLARD燃燒器PILLARD燃燒器與FLS燃燒器的設(shè)計特點類似：（1）增設(shè)中心圓孔形噴射口的平行射流，減少該部位燃燒結(jié)焦。48精選完整ppt課件燃燒器型式（2）中心部位除設(shè)置油燃燒器外，還增加天然氣點火裝置。（3）旋流空氣設(shè)置在煤粉和輸送空氣風(fēng)道外側(cè)和軸向空氣組成火焰外部循環(huán)氣流；在燃燒器中心形成一個富燃料區(qū)，燃料在還原氣氛下燃燒，以減少NOx的生成量。49精選完整ppt課件燃燒器型式（4）相對較高的一次風(fēng)比例和較低的軸向噴速（新燃燒器也在大幅度提高風(fēng)速）。（5）旋流風(fēng)道和軸流風(fēng)道均能前后調(diào)節(jié)，從而改變其噴射口面積，達(dá)到調(diào)節(jié)其噴射風(fēng)速的目的。50精選完整ppt課件燃燒器型式（6）在軸流風(fēng)道噴口外端，設(shè)置攏焰罩，防止火焰過于粗大而損壞窯皮。以上措施有利于增加火焰長度及產(chǎn)生平穩(wěn)的峰值溫度，保護(hù)窯皮和減少NOx的生成量。51精選完整ppt課件3幾種燃燒器的分析對比52精選完整ppt課件3幾種燃燒器的分析對比三種燃燒器結(jié)構(gòu)性能比較53精選完整ppt課件3幾種燃燒器的分析對比54精選完整ppt課件3幾種燃燒器的分析對比各公司燃燒器使用特點55精選完整ppt課件通過上面的分析比較可以看出，高動能型（三風(fēng)道）和高沖量型（四風(fēng)道）燃燒器并沒有明顯的優(yōu)劣之分。高動能型燃燒器由于煤粉在旋流風(fēng)和軸流風(fēng)之間，火焰形狀易于調(diào)節(jié)，適合原燃料不是很穩(wěn)定的水泥廠使用。由于軸流風(fēng)風(fēng)速高，需要的一次風(fēng)量低，但風(fēng)壓較高（有的高達(dá)60～80kPa），系統(tǒng)能耗不一定最低。56精選完整ppt課件高沖量型燃燒器由于煤粉在旋流風(fēng)和軸流風(fēng)的里層，火焰形狀穩(wěn)定，適合原燃料穩(wěn)定的水泥廠使用。由于一次風(fēng)量相對高一些，但風(fēng)壓較低（最高在30kPa左右），也不一定增加系統(tǒng)能耗。57精選完整ppt課件１.旋流度：三、燃燒器參數(shù)58精選完整ppt課件59精選完整ppt課件ρ—流體密度r—任意半徑U、W和ρ—分別為旋轉(zhuǎn)射流任一截面上的軸向和切向速度分量以及靜壓力。60精選完整ppt課件

軸向管流中設(shè)螺旋葉片的旋流器簡圖61精選完整ppt課件

旋流度變成旋流數(shù)62精選完整ppt課件63精選完整ppt課件阻塞系數(shù)64精選完整ppt課件皮拉得燃燒器現(xiàn)場測試65精選完整ppt課件66精選完整ppt課件旋流數(shù)67精選完整ppt課件速度場68精選完整ppt課件卷吸量69精選完整ppt課件外內(nèi)風(fēng)比例對外回流的影響隨著外內(nèi)風(fēng)量比由4:1減小到3:1，外回流區(qū)長度由4.60m縮短為3.51m，寬度由0.30m收縮為0.21m，起點由4.87m延遲至5.89m處;隨著外內(nèi)風(fēng)量比降至2:1，外回流區(qū)消失。因此，外內(nèi)風(fēng)量比對外回流區(qū)的形成和大小作用十分明顯，隨著外軸流風(fēng)比例的增加，對二次空氣的引70精選完整ppt課件外內(nèi)風(fēng)量比對碳燃盡速率(kg/s)的影響外內(nèi)風(fēng)量比對燃燒過程的影響由碳燃盡速率的變化可以清楚的表現(xiàn)出來，隨著外內(nèi)風(fēng)量比由2:1、3:1增大到4:1，碳燃盡長度由3.52m、2.35m縮短為1.95m，表明燃燒速率提高，對于燃盡是有利的;同時，碳燃盡起始位置由距燃燒器噴口0.37m、0.52m后移至1.02m處，表明著火點后移，對于著火是不利的。71精選完整ppt課件水泥窯煤粉燃燒器的旋流數(shù)不超過0.5，屬弱旋轉(zhuǎn)射流范疇，其本身