多通道回转窑燃烧器结构、原理及操作维护介绍

• 燃烧器的发展概况：20世纪70年代以前，回转窑广泛使用单风道煤粉燃烧器，即燃烧管。它的结构非常简单，是一根很长的前端有一段较小直径通常被称为喷嘴的圆管。由于回转窑煅烧熟料对火焰有较严格的要求，人们在使用这种单风道燃烧器时早已力不从心，由于存在许多缺点，所以出现了不断改进的多种单风道燃烧器。尽管有些改进取得了一定的效果，但煤粉与一次风仍在喷煤管内混合，因此没有重大的技术突破。

单风道燃烧器主要存在以下缺点：

1. 一次风量大，占总风量的20%~40%；
2. 烧成温度不易提高；
3. 容易结圈、结皮、结块、结蛋等工艺事故；
4. 火焰形状不易控制
5. 煤粉品质要求高；
6. NOx有害气体成分多。

为解决上述缺点，20世纪70年代国际上出现了双风道燃烧器，比单风道燃烧器的性能有了较大的改善，这就启迪了人们研究更先进的燃烧器，主要途径是增加风道。于是80年代相继出现了三、四、五风道燃烧器。

三风道是对单风道的一次根本变革，所谓三风道是指中间煤粉通道，内部的旋流风道和外部的轴流风道，即煤风与净风从不同的通道喷出，旨在使风、煤充分混合。

三风道工作原理：输送空气吹送煤粉从煤风道中喷出，输送过程中实现风、煤的预混合，这与单风道是相似的。当煤粉从煤风道喷出时，首先遇到是来自内风道的径向旋流风的扰动并打散，使轴向流动的煤粉颗粒改变流动方向与速度实现第一次风煤混合。其后，遇到了轴向高速流动的外净风，又一次改变了喷射方向与速度的改变，实现了第二次风煤的混合，同时，外净风对火焰起到了包裹和收拢的作用。

由于外、内净风在出口处相对二次风具有相当高的风速，因而影响周围区域，使火焰中心形成一个低压区，从而使混合后的煤风再次与较高温度的二次风形成第三次混合。 三次混合扰动，借助于空气流动的速度差、方向差、压力差，不但使风煤混合得更加均匀，而且二次风的回流及时的补充煤粉燃烧所需要的新鲜空气，以使得煤粉完全燃烧。

至于火焰形状通过调节外风量和内风量的比例及改变风速可以达到调节自如的目的。

下面主要介绍郑州中威环保设备有限公司设计的四风道燃烧器，主要有以下几个特点：

1. 采用火焰稳定器，使火焰根部能保证稳定的涡流循环，降低内风的旋转，从而使一次风量可降低一半，约5%~8%；
2. 采用拢焰罩，可避免气流的迅速扩张，产生碗状效应，使火焰更加合理，避免窑头高温，延长窑口护板寿命，煤粉燃烬率达98.12%；
3. 外净风由环形间隙改为间断的小孔喷射，二次风能从相隔小孔的间隙中进入火焰根部，提高CO2含量，从而降低纯氧含量，避免生成更多的NOx气体；
4. 旋流叶片安装在风道前端，以延缓煤粉与一次净风的混合。

另外，四风道与三风道有一个重要的区别，就是多加了一股中心风，中心风的风量不要很大，一般占一次风量的1.9%即可。作用主要是为了抵消射流中心负压区的回流，防止煤粉回流堵塞喷燃管头部的喷孔，避免回流烧坏喷燃管头部，以延长寿命，其次是从中心供一部分氧使煤粉更容易燃烧，降低NOx（火焰中心区燃烧集中，中心风是冷风，使煤风能在低氧浓度下燃烧完全，温度又不过高，所以可以减少NOx生成量。）

• 水泥回转窑对火焰的要求： 获得适宜的火焰对窑内温度的合理分布，熟料产量的提高和结粒状况，窑皮厚度与长度的恰当与否，窑衬寿命的长短，燃料消耗的减少，筒体温度的降低。 所谓适宜的火焰是指火焰形状、温度、强度与回转窑煅烧熟料相适应，保证在整个火焰长度上都能进行高效率的热交换，同时又不能在短的区段上使窑皮局部过热，出现峰值温度。 应具备以下条件：

1. 煤风混合均匀充分，降低一次风量，提高对二次风卷吸能力，充分利用高温的二次风；
2. 燃烧效率和燃烬率高，避免后燃，将热量释放在烧成带；
3. 火焰形状良好、稳定，使窑温分布合理，避免峰值温度出现，不产生脉冲现象；
4. 调节灵活方便，可随心所欲形成不同的火焰；
5. 安全可靠，使用寿命长；
6. 对燃料适应性强；
7. 点火容易，升温快；
8. 不需过多过剩空气，以减少燃料生成气体量，降低废气排放量；
9. 低NOx排放；
10. 与窑规格，喂煤系统，鼓风系统及窑空气动力学相配。

火焰形状：

1. 长度：烧成带火焰长度，必须保证物料有足够的停留时间，才能烧出高质量的熟料，这一段是火焰高温部分，约占整个火焰长度的50%~60%，它所形成的窑皮比较牢固，所以坚固窑皮或生窑皮，火焰两头部分窑皮较松散，时长时消，成为松散窑皮，后部的也称为副窑皮。
2. 火焰的粗细：应与窑端面积大小相适应，一般而言，火焰均匀地充满整个窑端面，外廓与窑皮保持100~200mm空隙，即近料而不触料，近窑皮而不触窑皮，只有这样才能即有利于熟料煅烧，又不致于烧损窑皮与耐火砖；
3. 火焰规整性：在任一断面上均呈圆形，通过中心线端面呈柳叶形，最好是棒槌形；
4. 火焰根部（黑火头）：火焰开始着火部分离燃烧器喷出口距离。

• 多风道燃烧器的操作：
• 1、喷煤管中心在窑口截面的坐标位置：实践表明，喷煤管中心稍偏于物料较好，若火焰过逼近物料表面，一部分未燃烧的煤粉就会被裹进物料层内，因缺氧而得不到充分的燃烧，增加热耗；若火焰离物料太远而偏向窑衬，这样不仅使耐火砖寿命降低，而且还会使窑筒体表面高温。
• 2.喷煤管端部伸到窑中的距离：虽然，任一种回转窑燃烧器都设有能够随意调节喷煤管伸缩距离的机构，但在热工制度稳定的条件下，喷燃管伸入窑口有一最佳值，这个距离与燃烧器种类、煤粉性质、物料性质、冷却机形式都有关。总的来说，越伸入窑内，高温点越后移，冷却带增加，等于缩短了窑长，尾温随之升高。反之，火焰前移，冷却带缩短，甚至没有冷却带，这时出窑熟料温度很高，使窑头罩和护铁温度升高。
• 3.燃烧器中心线与窑内衬交点：由于燃烧器喷燃管中心线一般都是水平的，而回转窑筒体则是倾斜的，所以在理论上，燃烧器喷燃管中心线与窑衬有一交点。
• 常见故障及处理：

1. 喷煤管变形；
2. 耐火浇注料损坏；
3. 外风喷出口环形间隙变形；
4. 煤风吹入处套管磨穿；
5. 喷出口堵塞；
6. 内外风阀门不灵；
7. 喷出口表面磨损；
8. 内风管前端内支架磨损严重；
9.  煤风道异物堵塞。