專利名稱：水泥回轉(zhuǎn)窯多介質(zhì)多通道離散式低NOx煤粉燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于水泥回轉(zhuǎn)窯的低NOx煤粉燃燒器，它能有效控制煤粉在水泥回轉(zhuǎn) 窯燃燒過程中N0x的排放，屬于水泥回轉(zhuǎn)窯專用燃燒設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
煤粉燃燒系統(tǒng)是新型干法水泥工業(yè)、火力發(fā)電、冶金等工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的關(guān)鍵組成 部分，煤粉在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生污染物氣體，其中氮氧化合物(簡(jiǎn)稱N0x)就是主要污染物 之一，根據(jù)2008年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，目前我國N0x排放總量大約為2000萬噸左右，其中由水泥工 業(yè)排放的N0x占6。/。左右，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷上張，N0x的排放量還有著不斷增大的趨勢(shì)，水 泥工業(yè)排放的NOx主要來自回轉(zhuǎn)窯煤粉燃燒過程。目前水泥工業(yè)控制N0x排放的技術(shù)有很多， 其中通過優(yōu)化改進(jìn)回轉(zhuǎn)窯專用燃燒器的結(jié)構(gòu)形式，從源頭來控制N0x的產(chǎn)生是一種有效控制 N0x排放的方法。
對(duì)于新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯燃燒器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)研究國內(nèi)外已經(jīng)做了不少設(shè)計(jì)和試驗(yàn)。 CN00224766、 CN200720032397公開了一種低N0x燃燒器，它們分別是利用空氣分級(jí)燃燒以及 燃料分級(jí)燃燒的原理達(dá)到低N0x排放的效果，但這種燃燒器由于結(jié)構(gòu)限制，較難應(yīng)用于水泥 回轉(zhuǎn)窯。CN200510062039公開一種利用水煤漿再燃的方法和裝置來降低鍋爐N0x的排放，其 脫硝效率可達(dá)50%以上。CN200710071815、 CN200520110782、 CN200720191861 、 CN200620100978等專利公開了幾種低N0x燃燒器，這些燃燒器大都應(yīng)用于鍋爐工業(yè)。20世紀(jì) 80年代德國KHD公司推出的Pyro-Jet水泥回轉(zhuǎn)窯燃燒器，可用燃料為煤粉、天然氣、石油 焦等，這種燃燒器主要是改變各進(jìn)風(fēng)管道的風(fēng)速、風(fēng)壓、進(jìn)風(fēng)方式的工藝參數(shù)從而達(dá)到降低 N0x排放量的目的。F. L. Smidth公司的Swirlex型、Centrax型、Duoflex型等三種燃燒器，在 固定一次風(fēng)量的前提下，優(yōu)化一次風(fēng)速和一次風(fēng)壓來保證燃料的低NOx燃燒。法國Pillard公 司的Rotaflam型四通道燃燒器通過增加火焰穩(wěn)定器、攏焰罩等零件設(shè)備來增加燃料的燃燒效 果，它具有良好的燃料適應(yīng)性。上述三家國外公司的燃燒器雖然能夠降低NOx的排放，但其 N0x的排放也很難滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種水泥回轉(zhuǎn)窯低NOx煤粉燃燒器，它具有減少N0x生成、 一次風(fēng)量 低、火焰形狀合理，操作靈活方便、調(diào)節(jié)范圍廣、對(duì)煤質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本水泥回轉(zhuǎn)窯多介質(zhì)多通道離散式低NOx煤粉燃燒器，由四個(gè)環(huán)形通道組成，從外到內(nèi) 依次為軸流風(fēng)道l、旋流風(fēng)道2、煤風(fēng)道3和中心風(fēng)通道4，燃燒器中心設(shè)置水煤漿管道5，水 煤漿管道5出口處設(shè)置水煤漿燒嘴7。
作為改進(jìn)，上述低N0x煤粉燃燒器，軸流風(fēng)道出風(fēng)口處有2個(gè)以上沿周向均布的拉法爾管 超音速噴嘴6，拉法爾管超音速噴嘴6軸線與燃燒器軸線成一定角度離散式(噴嘴出口到燃燒 器軸線的距離大于噴嘴進(jìn)口到燃燒器軸線的距離)布置。最好拉法爾管超音速噴嘴可拆卸連 接在軸流風(fēng)道出風(fēng)口處。
作為改進(jìn)，上述低N0x煤粉燃燒器，中心風(fēng)通道的出口處設(shè)置開有兩個(gè)以上出風(fēng)孔的布 風(fēng)板8。優(yōu)選布風(fēng)板上的出風(fēng)孔為圓孔或槽狀孔。
作為改進(jìn)，上述低N0x煤粉燃燒器，水煤漿燒嘴7為機(jī)械壓力霧化水煤漿燒嘴、壓縮空氣 介質(zhì)霧化水煤漿燒嘴或水蒸汽介質(zhì)霧化水煤漿燒嘴。機(jī)械壓力霧化水煤漿燒嘴、壓縮空氣介 質(zhì)霧化水煤漿燒嘴或水蒸汽介質(zhì)霧化水煤漿燒嘴屬于現(xiàn)有技術(shù)。所謂霧化，就是將大顆粒的 水煤漿打散成微細(xì)顆粒，加大水煤漿與助燃空氣之間的接觸面積，使水煤漿燃燒更加充分， 提高水煤漿的燃燒效率。目前國內(nèi)外使用的霧化技術(shù)都是機(jī)械壓力霧化技術(shù)和氣動(dòng)霧化技術(shù) 。機(jī)械壓力霧化技術(shù)主要靠水煤漿自身的壓力能轉(zhuǎn)化為噴射動(dòng)能，通過機(jī)械霧化片的旋流， 高速油流與空氣摩擦而使水煤漿破碎霧化。氣動(dòng)霧化技術(shù)是利用壓縮空氣或水蒸汽(壓力 l.OMPa左右)的動(dòng)能，在噴口處強(qiáng)力吹散水煤漿，對(duì)水煤漿進(jìn)行撞擊、剪切、旋轉(zhuǎn)，使氣液 兩相產(chǎn)生高的相對(duì)速度而失穩(wěn)破碎霧化。
作為改進(jìn)，上述低N0x煤粉燃燒器，旋流風(fēng)道從進(jìn)口到出口為漸縮式結(jié)構(gòu)，旋流風(fēng)道出 口處設(shè)有旋流器。旋流器屬于現(xiàn)有技術(shù)，不再描述。
本發(fā)明的有益效果
(1) 能有效減少N0x生成，實(shí)現(xiàn)低N0x排放要求；
(2) —次風(fēng)量少，有效降低熱耗；
(3) 火焰調(diào)節(jié)便利；
(4) 對(duì)煤質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)。


圖1是水泥回轉(zhuǎn)窯多介質(zhì)多通道低N0x煤粉燃燒器的主視圖
圖2是燃燒器噴嘴剖面圖。
具體實(shí)施例方式
圖l、 2中，l-軸流風(fēng)道；2-旋流風(fēng)道；3-煤風(fēng)道；4-中心風(fēng)通道；5-水煤漿管道；6-拉法爾管超音速噴嘴；7-水煤漿噴嘴；8-中心風(fēng)布風(fēng)板
本水泥回轉(zhuǎn)窯低NOx煤粉燃燒器為多介質(zhì)多通道煤粉燃燒器，由四個(gè)同心環(huán)形通道組成 ，從外到內(nèi)依次為軸流風(fēng)道l、旋流風(fēng)道2、煤風(fēng)道3和中心風(fēng)通道4，中心設(shè)置水煤漿管道5 ，水煤漿管道5出口處設(shè)置水煤漿燒嘴7。中心風(fēng)通道的出口處設(shè)置開有10個(gè)出風(fēng)孔(圓孔) 的布風(fēng)板8。
最外層的軸流風(fēng)道，其出風(fēng)口處采用10 40個(gè)周向均布的拉法爾管超音速噴嘴6，與軸 線成一定角度離散式布置。由于采用拉法爾管噴嘴，可以得到超音速流動(dòng)，相對(duì)于傳統(tǒng)低音 速噴嘴極大地提高了軸流風(fēng)的動(dòng)量，采用離散式布置，增強(qiáng)了軸流風(fēng)與來自冷卻機(jī)的二次風(fēng) 的接觸面積，這兩種措施保證了軸流風(fēng)對(duì)二次風(fēng)的巻吸能力和在較低風(fēng)量的前提下所需的推 力。
第二層為旋流風(fēng)，旋流風(fēng)道為漸縮式結(jié)構(gòu)，旋流風(fēng)道出口處設(shè)有旋流器，通過調(diào)節(jié)上游 的閥門來調(diào)節(jié)旋流風(fēng)量，通過調(diào)節(jié)旋流強(qiáng)度，控制火焰中心回流區(qū)尺度；通過在軸流風(fēng)、旋 流風(fēng)內(nèi)側(cè)布置煤風(fēng)，可有效延緩煤粉與二次風(fēng)的接觸時(shí)間，從而降低NOx的生成。第四層為 中心風(fēng)，中心風(fēng)通道出口設(shè)有具有出風(fēng)孔(圓孔或者槽狀孔)的布風(fēng)板8。中心風(fēng)通道中心 出口處設(shè)水煤漿燒嘴7)其霧化方式為機(jī)械壓力霧化(或者壓縮空氣介質(zhì)霧化、水蒸汽介質(zhì) 霧化)。水煤漿在煤粉燃燒火焰底部產(chǎn)生水煤氣反應(yīng)，所產(chǎn)生的還原氣氛可極大地降低NOx 的生成。
權(quán)利要求
1.水泥回轉(zhuǎn)窯多介質(zhì)多通道離散式低NOx煤粉燃燒器，其特征在于它由四個(gè)環(huán)形通道組成，從外到內(nèi)依次為軸流風(fēng)道(1)、旋流風(fēng)道(2)、煤風(fēng)道(3)和中心風(fēng)通道(4)，燃燒器中心設(shè)置水煤漿管道(5)，水煤漿管道(5)出口處設(shè)置水煤漿燒嘴(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的低NOx煤粉燃燒器，其特征在于軸流風(fēng)道出 風(fēng)口處有2個(gè)以上沿周向均布的拉法爾管超音速噴嘴(6)，拉法爾管超音速噴嘴(6)軸線 與燃燒器軸線成一定角度離散式布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低N0x煤粉燃燒器，其特征在于拉法爾管超 音速噴嘴(6)可拆卸連接在軸流風(fēng)道出風(fēng)口處。
4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的低NOx煤粉燃燒器，其特征在于中心風(fēng)通道 的出口處設(shè)置開有兩個(gè)以上出風(fēng)孔的布風(fēng)板(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低N0x煤粉燃燒器，其特征在于布風(fēng)板上的 出風(fēng)孔為圓孔或槽狀孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的低NOx煤粉燃燒器，其特征在于水煤漿燒嘴 (7)為為機(jī)械壓力霧化水煤漿燒嘴、壓縮空氣介質(zhì)霧化水煤漿燒嘴或水蒸汽介質(zhì)霧化水煤 漿燒嘴。
7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的低NOx煤粉燃燒器，其特征在于旋流風(fēng)道從 進(jìn)口到出口為漸縮式結(jié)構(gòu)，旋流風(fēng)道出口處設(shè)有旋流器。
全文摘要
本發(fā)明提出一種水泥回轉(zhuǎn)窯低NOx煤粉燃燒器，它具有可有效控制NOx排放、一次風(fēng)量低、火焰形狀合理，操作靈活方便、調(diào)節(jié)范圍廣、對(duì)煤質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。它由四個(gè)環(huán)形通道組成，從外到內(nèi)依次為軸流風(fēng)道(1)、旋流風(fēng)道(2)、煤風(fēng)道(3)和中心風(fēng)通道(4)，燃燒器中心設(shè)置水煤漿管道(5)，水煤漿管道(5)出口處設(shè)置水煤漿燒嘴(7)。
文檔編號(hào)F23D11/10GK101556041SQ200910302580
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月25日
發(fā)明者丁蘇東, 洋 于, 盧仁紅, 吳建軍, 孫德群, 寧建根, 磊 嵇, 朱忠民, 浻 潘, 蔡玉良 申請(qǐng)人:中國中材國際工程股份有限公司