CN113719835A - 一种具有定向富氧助燃的多通道回转窑燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有定向富氧助燃的多通道回转窑燃烧器，包括多通道燃烧器本体，多通道燃烧器本体的外侧设置有富氧空气套管，所述富氧空气套管的内部沿圆周方向上设有弧形导流组件和弧形密封组件，所述弧形导流组件与所述弧形密封组件的弧度和为360°，弧形导流组件与富氧空气套管之间形成弧形富氧空气通道，所述多通道燃烧器本体与所述富氧空气通道为同心设置。本发明可以在外轴流风套管下腹部底部形成弧形、扁平、适合角度和适合范围的均匀富氧气流，定向、精准地喷射入指定的区域，实现定向富氧空气助燃，达到更好的助燃效果，从而有利于提高燃烧效果和燃料燃烬率，提高指定区域的燃烧温度，改善煅烧效果，降低煤耗，提高熟料质量。
Description
技术领域
本发明涉及燃烧设备技术领域，具体为一种具有定向富氧助燃的多通道回转窑燃烧器。
背景技术
多通道燃烧器是广泛应用在锅炉、分解炉、加热炉、回转窑等工业窑炉中的核心燃烧设备，其作用是在一次风的输送和助燃下，使煤粉初步燃烧，此后在二次风的助燃下充分燃烧释放热量。
自多通道燃烧器应用于钢铁、水泥、化工等众多工业领域以来，多通道燃烧器存在工作原理和结构上的缺陷，导致煤粉燃烧不完全、火焰形状不佳，特别是在水泥行业，因为火焰形状不佳、煤粉燃烧不完全，导致煤耗高，熟料质量不稳定，还出现结皮、结圈、结蛋、黄心料等工艺质量问题。
富氧空气具有有效提高燃烧效率、燃烧温度、燃尽率等诸多优点，但是富氧空气在燃烧的应用过程中也存在很多问题，比如富氧空气直接从一次风、二次风、三次风管道***添加进去，虽然有效地提高了燃烧效率，但是富氧空气添加量比较大，综合经济效益不佳，投资回收期普遍超过15年。
在多通道燃烧器上增加一个富氧空气通道，让富氧空气与一次风(主要为内旋流风和外轴流风)一起参与助燃是一个较好的技术思路，但是目前多通道燃烧器增加的富氧空气通道全部都是设置在旋流风通道(有内、外旋流风通道)和外轴流风通道之间，或者直接将富氧空气混合输入至旋流风或者外轴流风通道。该技术路线的弊端主要有两个：一是无法直接在需要煅烧的物料层形成相对较集中的高温区域，不利于更好地提高煅烧效率；二是燃烧过程NOx的生成量会明显增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有定向富氧助燃的多通道回转窑燃烧器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有定向富氧助燃的多通道回转窑燃烧器，包括多通道燃烧器本体，多通道燃烧器本体的外侧设置有富氧空气套管，所述富氧空气套管的内部沿圆周方向上设有弧形导流组件和弧形密封组件，所述弧形导流组件与所述弧形密封组件的弧度和为360°，弧形导流组件与富氧空气套管之间形成弧形富氧空气通道，所述多通道燃烧器本体与所述富氧空气通道为同心设置，通过采用上述技术方案，将外界的富氧空气通过一个与一次风(内外旋流风和外轴流风)完全隔离的外侧通道输送入燃烧器，实现定向富氧空气助燃，达到更好的助燃效果。
优选的，所述多通道燃烧器本体的最外部为外轴流风套管，富氧空气套管套接在外轴流风套管的外侧，所述弧形导流组件与所述弧形密封组件均固定在所述外轴流风套管的外壁上。
优选的，所述弧形导流组件的弧度为10°～360°，所述弧形密封组件的弧度为270°～0°。
优选的，所述弧形密封组件的长度小于或等于所述燃烧器本体的长度。
优选的，所述弧形导流组件为弧形的导流片，厚度从端头至尾部逐渐缩小，形成合适的弧度或斜度，用于改变富氧空气喷射角度，便于对输送的富氧空气集中喷射；所述富氧空气通道套管的直径从端头部至尾部相同或逐渐增大成锥形，便于提高整个燃烧器在高温环境下的刚性和抗弯性，便于使富氧空气气流沿轴向逐渐加速，有利于富氧空气气流从弧形喷口喷出的气流组织。
优选的，所述弧形导流组件和所述弧形密封组件与所述外轴流风套管的外壁可以焊接或者一体化机加工构成一个整体。
优选的，所述富氧空气通道的内部分隔为多个用于输送不同氧气浓度空气的弧形空气通道，便于调节火焰在圆周不同角度区域的形状、温度。
优选的，所述富氧空气通道的尾部设置可调伸缩节，可调伸缩节的前后法兰分别与富氧空气通道套管的外壁和所述外轴流风套管外壁焊接，所述富氧空气套管的尾部连通有富氧空气进风管。
优选的，所述富氧空气通道套管尾部的可调伸缩节可以手动或电动驱动沿轴向前后微小伸缩移动，通过焊接在所述多通道燃烧器本体的外轴流风套管上的法兰，带动所述多通道燃烧器本体的外轴流风套管及以内的所有部件沿轴向前后微小移动，进而带动弧形导流组件和弧形密封组件沿轴向微小移动，从而改变富氧空气出口的喷射角度；上述方案可以保证富氧空气通道的密封性，避免空气泄漏。
优选的，所述富氧空气进风管上安装有调节阀，上述方案便于控制富氧空气的输送速率。
优选的，所述富氧空气进风管上安装有氧气浓度传感器，通过采用上述技术方案，便于了解输送时氧气的浓度。
优选的，所述富氧空气进风管上安装有流量传感器，通过采用上述技术方案，便于了解输送富氧空气的量。
优选的，所述富氧空气进风管上安装有压力传感器，通过采用上述技术方案，便于了解富氧空气进风管的管道压力。
优选的，所述弧形导流组件(6)的厚度从端头至尾部逐渐缩小，形成合适的弧度或斜度，用于改变富氧空气喷射角度，上述方案便于对输送的富氧空气集中喷射。
优选的，所述富氧空气通道套管(9)的直径从端头部至尾部相同，也可以逐渐放大形成一定锥度，上述方案便于提高整个燃烧器在高温环境下的刚性和抗弯性，同时便于使富氧空气气流沿轴向逐渐加速，有利于富氧空气气流从弧形喷口喷出的气流组织。
优选的，所述富氧空气通道的内部分隔为多个用于输送不同氧气浓度的空气的弧形空气通道，通过采用上述技术方案，便于调节火焰在圆周不同角度区域的形状、温度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、富氧空气是通过一个与一次风(内外旋流风和外轴流风)完全隔离的外侧通道输送入燃烧器，喷射出燃烧器后，可以在外轴流风套管下腹部(即火焰下腹部)底部形成弧形、扁平、适合角度和适合范围的均匀富氧气流，定向、精准地喷射入指定的区域，实现定向富氧空气助燃，达到更好的助燃效果，从而有利于更好地提高燃烧效果和燃料燃烬率，提高指定区域的燃烧温度，改善煅烧效果，从而降低煤耗，提高熟料质量，同时因为煤粉充分燃烧，改善结皮、结圈、黄心料等普遍存在的烧成工艺问题，由于富氧空气没有直接进入火焰中心区域参与助燃，有利于减少燃烧过程NOx的生成量，此外，由于富氧空气助燃，还可以在煤粉充分燃烧的前提下，降低二次、三次助燃风的风量，可以显著降低尾部高温风机的耗电量。
二、本定向富氧助燃的多通道回转窑燃烧器可以适用于各种工业领域的燃煤、燃油、燃气以及固废、生物质等为燃料的多通道燃烧器的新制或者改造，富氧通道输送的可以是富氧空气，也可以是普通空气，都能达到不同程度的积极效果。
附图说明
图1为本发明实施例中的示意图；
图2为本发明实施例中的A-A剖面结构示意图；
图3为本发明实施例中的B-B剖面示意图；
图中：1、中心风通道；2、内旋流风通道；3、外旋流风通道；4、煤风通道；5、外轴流风通道；6、弧形导流组件；7、外轴流风套管；8、富氧通道；9、富氧通道套管；10、富氧空气进气管；11、富氧空气调节阀；12、氧浓度传感器；13、空气流量传感器；14、压力传感器；15、可调伸缩节；16、外轴流风可调伸缩节；17、外旋流风可调伸缩节；18、内旋流风可调伸缩节；19、煤粉进风管；20、中心风进风管；21、一次风进风管；22、弧形密封组件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～3，本发明提供一种技术方案：
一种具有定向富氧助燃的多通道回转窑燃烧器，包括多通道燃烧器本体，所述多通道燃烧器本体的外侧设置有富氧空气套管9，所述富氧空气套管9的内部沿圆周方向上设有弧形导流组件6和弧形密封组件22，所述弧形导流组件6与所述弧形密封组件22的弧度和为360°，弧形导流组件6与富氧空气套管9之间形成弧形富氧空气通道8，多通道燃烧器本体内原有的各个套管与富氧空气通道(8)为同心设置，且在尾部端头轴向错开排列。
其中，所述多通道燃烧器本体的最外部为外轴流风套管7，富氧空气套管9套接在外轴流风套管7的外侧，所述弧形导流组件6与所述弧形密封组件22均固定在所述外轴流风套管7的外壁上。
其中，所述弧形导流组件6的弧度为10°～360°，所述弧形密封组件22的弧度为270°～0°。
其中，富氧空气通道8的弧形宽度与弧形导流组件6的弧形宽度相同，所述弧形导流组件6为弧形的导流片，且弧形导流组件6的厚度从端头至尾部逐渐缩小，形成合适的弧度或斜度，富氧空气通道8的内径从尾部至端头逐渐缩小，改变富氧空气喷射角度；所述富氧空气通道套管9的直径从端头部至尾部相同或逐渐增大成锥形。
其中，所述弧形导流组件6和所述弧形密封组件22与所述外轴流风套管7的外壁可以焊接或者一体化机加工构成一个整体。
其中，富氧空气套管的尾部连通有富氧空气进风管10，通过富氧空气进风管10将富氧制取***(可以是膜法、变压吸附、深冷、磁法以及其他富氧空气来源)产生的富氧空气输送入富氧空气通道8内，经过富氧空气通道8尾部的狭小出口喷出，在燃烧器火焰的下腹部、底部形成扁平、弧形、均匀富氧气流，定向喷射入指定的区域，实现定向、精准的富氧空气助燃，达到更好的助燃效果。
在富氧空气进风管10上分别安装有调节阀11、氧气浓度传感器12、流量传感器13压力传感器14，此设置便于更加方便了解和调控富氧空气的相关运行参数。
其中，多通道燃烧器本体内设有5个环形通道，从内到外依次为中心风通道1、内旋流风通道2、外旋流风通道3、煤风通道4、外轴流风通道5。
其中，富氧通道尾部设置有可调伸缩节15，可调伸缩节前侧法兰于与富氧空气通道套管9的尾部焊接密封，后侧法兰与多通道燃烧器本体的外轴流风套管7外壁焊接密封。可调伸缩节15在手动或电动的驱动下，带动后侧法兰以及整个多通道燃烧器本体的外轴流风套管7及以内的部分沿轴向前后微小移动，进而带动弧形导流组件6和弧形密封组件22沿轴向前后微小移动，从而改变弧形导流组件6与富氧空气套管9端部形成的喷口形状，最终使富氧空气喷出时喷射角度得以改变。
为了实现同时输入不同氧气浓度的空气，将富氧空气通道8的内部分隔为多个弧形空气通道，进而可以实现调节火焰在圆周不同角度区域的形状、温度。
Claims (10)
1.一种具有定向富氧助燃的多通道回转窑燃烧器，其特征在于，包括多通道燃烧器本体，所述多通道燃烧器本体的外侧设置有富氧空气套管(9)，所述富氧空气套管(9)的内部沿圆周方向上设有弧形导流组件(6)和弧形密封组件(22)，所述弧形导流组件(6)与所述弧形密封组件(22)的弧度和为360°，弧形导流组件(6)与富氧空气套管(9)之间形成弧形富氧空气通道(8)，所述多通道燃烧器本体与所述富氧空气通道(8)为同心设置。
2.根据权利要求1所述的一种具有定向富氧助燃的多通道回转窑燃烧器，其特征在于：所述多通道燃烧器本体的最外部为外轴流风套管(7)，富氧空气套管(9)套接在外轴流风套管(7)的外侧，所述弧形导流组件(6)与所述弧形密封组件(22)均固定在所述外轴流风套管(7)的外壁上。
3.根据权利要求1所述的一种具有定向富氧助燃的多通道回转窑燃烧器，其特征在于：所述弧形导流组件(6)的弧度为10°～360°，所述弧形密封组件(22)的弧度为270°～0°。
4.根据权利要求1所述的一种具有定向富氧助燃的多通道回转窑燃烧器，其特征在于：所述弧形密封组件(22)的长度小于或等于所述燃烧器本体的长度。
5.根据权利要求1所述的一种具有定向富氧助燃的多通道回转窑燃烧器，其特征在于：所述弧形导流组件(6)为弧形的导流片，厚度从端头至尾部逐渐缩小，形成合适的弧度或斜度，用于改变富氧空气喷射角度；所述富氧空气通道套管(9)的直径从端头部至尾部相同或逐渐增大成锥形。
6.根据权利要求2所述的一种具有定向富氧助燃的多通道回转窑燃烧器，其特征在于：所述弧形导流组件(6)和所述弧形密封组件(22)与所述外轴流风套管(7)的外壁可以焊接或者一体化机加工构成一个整体。
7.根据权利要求1所述的一种具有定向富氧助燃的多通道回转窑燃烧器，其特征在于：所述富氧空气通道(8)的内部分隔为多个用于输送不同氧气浓度空气的弧形空气通道。
8.根据权利要求2所述的一种具有定向富氧助燃的多通道回转窑燃烧器，其特征在于：所述富氧空气通道(8)的尾部设置可调伸缩节(15)，可调伸缩节(15)的前后法兰分别与富氧空气通道套管(9)的外壁和所述外轴流风套管(7)外壁焊接，所述富氧空气套管的尾部连通有富氧空气进风管(10)。
9.根据权利要求8所述的一种具有定向富氧助燃的多通道回转窑燃烧器，其特征在于：所述富氧空气进风管(10)上安装有调节阀(11)、氧浓度检测传感器(12)、流量传感器(13)、压力传感器(14)。
10.根据权利要求8所述的一种具有定向富氧助燃的多通道回转窑燃烧器，其特征在于：所述富氧空气通道套管尾部的可调伸缩节(15)可以手动或电动驱动沿轴向前后微小伸缩移动，通过焊接在所述多通道燃烧器本体的外轴流风套管(7)上的法兰，带动所述多通道燃烧器本体的外轴流风套管(7)及以内的所有部件沿轴向前后微小移动，进而带动弧形导流组件(6)和弧形密封组件(22)沿轴向微小移动，从而改变富氧空气出口的喷射角度。
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