環(huán)形套筒窯中的煤粉燃燒工藝及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)形套筒窯中的燃料燃燒工藝，特別涉及一種環(huán)形套筒窯中的煤粉燃燒工藝及其應(yīng)用，環(huán)形套筒窯燃燒技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)形套筒窯作為高效煅燒石灰石的工業(yè)爐之一，通常采用氣體燃料(如高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、天然氣等)燃燒來提供熱能，這些燃料燃燒易于控制窯內(nèi)溫度。而目前，煤炭資源在我國一次能源消費(fèi)構(gòu)成中占60%左右，專家預(yù)測，2050年煤炭仍占50%左右，這就是說，中國以煤炭為主的能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)在很長的時(shí)間內(nèi)不會發(fā)生太大的變化。環(huán)形套筒窯最初是從德國引進(jìn)，國外環(huán)形套筒窯的燃料一直是氣體燃料。由于國內(nèi)煤燃料資源豐富，需要拓開套筒窯的燃料使用范圍才能更好地適應(yīng)市場要求。因此，2010年以后通過技術(shù)人員的研究開發(fā)，煤粉開始應(yīng)用到環(huán)形套筒窯中，但是工程實(shí)踐表明，當(dāng)煤粉作為套筒窯燃料時(shí)，一旦煤粉灰熔點(diǎn)較低時(shí)，煤粉燃燒產(chǎn)生的煤灰極易在燃燒室內(nèi)結(jié)渣，熔融狀態(tài)的煤渣對燃燒室內(nèi)的耐材有強(qiáng)腐蝕性；煤粉完全燃燒后在環(huán)形套筒窯的拱橋部分形成了高溫區(qū)，過高的溫度導(dǎo)致拱橋坍塌，造成套筒窯無法繼續(xù)生產(chǎn)，如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)將釀成重大的安全事故發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種煅燒石灰時(shí)的熱耗低、能夠避免環(huán)形套筒窯燃燒區(qū)域內(nèi)熱量的積聚導(dǎo)致煤灰熔融結(jié)瘤和對耐材造成損壞、燃燒過程中NOx生成量低的環(huán)形套筒窯中的煤粉燃燒工藝及其應(yīng)用。
[0004]本發(fā)明的環(huán)形套筒窯中的煤粉燃燒工藝包括如下步驟:
(1)、在蝸殼內(nèi)煤粉缺氧點(diǎn)火燃燒:高溫循環(huán)氣體從切向進(jìn)入蝸殼形成周向旋流風(fēng)，由揮發(fā)份和固定碳組成的煤粉從煤粉燃燒器的煤粉通道出口噴出后在蝸殼內(nèi)遇到高溫循環(huán)氣體，煤粉在高溫循環(huán)氣體形成的旋流風(fēng)中心處快速預(yù)熱烘干并著火燃燒，此時(shí)參與燃燒的氧來自于煤粉燃燒器助燃風(fēng)及煤粉輸送風(fēng)，兩股風(fēng)為常溫空氣，風(fēng)量占煤粉燃燒理論空氣量的10~15%(體積分?jǐn)?shù))，煤粉在缺氧的富燃料條件下燃燒；
(2)、燃燒室內(nèi)煤粉揮發(fā)份燃燒:煤粉進(jìn)入燃燒室，在燃燒室內(nèi)燃燒的是煤粉中全部的揮發(fā)份，參與燃燒的氧來自于高溫循環(huán)氣體，高溫循環(huán)氣體中的空氣占煤粉理論燃燒空氣量的105~115% (體積分?jǐn)?shù))；
(3)、料層中煤粉固定碳燃燒:在循環(huán)氣體的包裹下，煤粉中的固定碳送入料層，固定碳進(jìn)入料層后一部分向上進(jìn)入逆流煅燒帶，一部分向下進(jìn)入并流煅燒帶，固定碳在兩個煅燒帶內(nèi)的料層空隙中燃燒釋放熱量。
[0005]本發(fā)明更進(jìn)一步的技術(shù)特征是:
步驟(I)中所述煤粉燃燒器包括外殼、煤粉通道和助燃風(fēng)通道。
[0006]所述煤粉燃燒器的煤粉通道出口處設(shè)置有鈍體旋流器，煤粉從燃燒器噴出后，在鈍體旋流器的帶動下以螺旋狀經(jīng)蝸殼向燃燒室內(nèi)運(yùn)動，在此過程中，循環(huán)氣體從蝸殼處切向進(jìn)入燃燒室，包裹住噴出的煤粉一起向燃燒室運(yùn)動，運(yùn)動過程中，煤粉與燃燒器助燃風(fēng)、循環(huán)氣體混合并燃燒。
[0007]所述鈍體旋流器包括支架、安裝在支架上的旋流片和分流錐，其中，旋流片旋轉(zhuǎn)角度為20-40度，其旋轉(zhuǎn)方向與切向進(jìn)入蝸殼的高溫循環(huán)氣體的旋轉(zhuǎn)方向相同。
[0008]所述鈍體旋流器和煤粉燃燒器的煤粉通道可拆卸連接。
[0009]步驟(I)中所述高溫循環(huán)氣體是通過高壓的驅(qū)動空氣引射環(huán)形套筒窯并流煅燒帶的高溫?zé)煔夂蠡旌闲纬傻?，引射比?5，混合氣體氧含量為8~12% (體積分?jǐn)?shù))。
[0010]高溫循環(huán)氣體是通過引射裝置實(shí)現(xiàn)的，引射裝置包括噴射管、高溫?zé)煔夤芎突旌弦涔?，噴射管出口截面與混合引射管入口截面面積之比為1:9 一 I:12o
[0011]所述蝸殼直徑與燃燒室通道的直徑比例為0.93，蝸殼厚度與燃燒室長度比例為0.29。
[0012]所述物料層中的物料為石灰石或白云石或菱鎂礦。
[0013]本發(fā)明的環(huán)形套筒窯中的煤粉燃燒工藝，用于石灰石的煅燒。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
由于步驟(I)中煤粉在缺氧的富燃料條件下燃燒，參與燃燒的氧來自于燒嘴助燃風(fēng)及煤粉輸送風(fēng)，兩股風(fēng)為常溫空氣，風(fēng)量占煤粉燃燒理論空氣量的10~15% (體積分?jǐn)?shù))，因此煤粉在缺氧的富燃料條件下燃燒，此時(shí)由于欠氧，因此燃燒溫度和燃燒速度水平低，不僅延遲了燃燒過程，而且在還原氣氛中降低了 NOx的反應(yīng)率，抑制了 NOx在這一區(qū)的生成量；步驟(2)中循環(huán)氣體總量大流動速度快，可稀釋揮發(fā)份燃燒產(chǎn)生的熱量，并迅速送入石灰石料層中，燃燒室溫度由原來的1300~1350°C降低至100~1050°C，溫度降幅較大，避免該燃燒區(qū)域內(nèi)熱量的積聚導(dǎo)致煤灰熔融結(jié)瘤和對耐材造成損壞；步驟(3)中固定碳燃盡率提高，尾氣中CO含量降低為100~150 mg/Nm3，而且應(yīng)用本發(fā)明煅燒石灰時(shí)的熱耗降低，由原來的930kCal/kg 降低為 860kCal/kg。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明中蝸殼、煤粉燃燒器、燃燒室以及環(huán)形套筒窯窯體位置關(guān)系示意圖； 圖2是圖1中蝸殼、煤粉燃燒器和燃燒室左視圖；
圖3是圖1中煤粉燃燒器的結(jié)構(gòu)剖視圖；
圖4是圖3中鈍體旋流器的結(jié)構(gòu)主視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
實(shí)施例一:
本實(shí)施例以環(huán)形套筒窯煅燒石灰石為例闡述一種環(huán)形套筒窯中的煤粉燃燒工藝，它包括如下步驟:(I)、在蝸殼I內(nèi)煤粉缺氧點(diǎn)火燃燒:高溫循環(huán)氣體從切向進(jìn)入蝸殼I形成周向旋流風(fēng)，由揮發(fā)份和固定碳組成的煤粉從煤粉燃燒器2的煤粉通道出口噴出后在蝸殼I內(nèi)遇到高溫循環(huán)氣體，煤粉在高溫循環(huán)氣體形成的旋流風(fēng)中心處快速預(yù)熱烘干并著火燃燒，此時(shí)參與燃燒的氧來自于煤粉燃燒器助燃風(fēng)及煤粉輸送風(fēng)，兩股風(fēng)為常溫空氣，風(fēng)量占煤粉燃燒理論空氣量的10% (體積分?jǐn)?shù))，煤粉在缺氧的富燃料條件下燃燒；(2)、燃燒室3內(nèi)煤粉揮發(fā)份燃燒:煤粉進(jìn)入燃燒室3，在燃燒室內(nèi)燃燒的主要是煤粉中全部的揮發(fā)份，參與燃燒的氧主要來自于高溫循環(huán)氣體，高溫循環(huán)氣體中的空氣占煤粉理論燃燒空氣量的105-115% (體積分?jǐn)?shù));(3)、料層4中煤粉固定碳燃燒:在循環(huán)氣體的包裹下，煤粉中的固定碳送入料層4，固定碳進(jìn)入料層4后一部分向上進(jìn)入逆流煅燒帶，一部分向下進(jìn)入并流煅燒帶，固定碳在兩個煅燒帶內(nèi)的物料層空隙中燃燒釋放熱量。
[0017]在本實(shí)施例中，所述步驟(I)中所述煤粉燃燒器2包括外殼201、煤粉通道202和助燃風(fēng)通道203，所述煤粉燃燒器2的煤粉通道202出口處設(shè)置有鈍體旋流器204，煤粉從燃燒器噴出后，在鈍體旋流器204的帶動下以螺旋狀經(jīng)蝸殼I向燃燒室3內(nèi)運(yùn)動，在此過程中，循環(huán)氣體從蝸殼I處切向進(jìn)入燃燒室，包裹住噴出的煤粉一起向燃燒室運(yùn)動，運(yùn)動過程中，煤粉