一种分解炉用单通道燃烧器的制作方法

本发明属于热力设备，是预分解窑分解炉专用单通道燃烧器。

背景技术：

我国是水泥大国，改革开放以来，受益于经济高速增长，水泥产能迅速跃居世界第一，技术和装备制造水平跃居国际一流。但长期粗放式发展也带来了结构性产能过剩的顽疾，供需矛盾也因此更加凸显。在我国，水泥行业集中度偏低，企业规模偏小，局部区域产能严重过剩，市场过度竞争，科技含量低，能耗高等因素，导致整个水泥行业的利润水平偏低；且水泥产能在市场上供应远远大于需求，整个水泥的年实际需求用量在23-24亿吨，但供应远远大于这个数字达到35亿吨。

水泥分解炉是把生料分散悬浮在气流中，使煤粉燃烧和碳酸钙分解过程在很短时间内发生的装置，是一种高效率的直接燃烧式固相-气相热交换装置。随着城市化进程的加快和基础设施新建需求的增加，相关的道路、建筑或设施新建时需要大量的水泥，水泥工业得到了飞速的发展。为了适应水泥产量提高的需要，一方面要新建水泥炉窑，另一方面还可以通过对现有水泥炉窑进行改进来提高产量或降低能耗。而水泥炉窑是耗能大户，提高炉窑的燃料效率是实现节能减排的关键。

现有的水泥工业生产中，分解炉燃烧器提供了60％左右的燃料，是新型干法生产线的核心设备之一。传统分解炉燃烧器不能进行燃料供给量调节，燃料供给量或多、或少，严重影响新型干法生产线的熟料产量、质量、吨熟料热耗。降低吨熟料热耗，减少化石燃料的使用量，减轻环境压力是一线生产人员和科研人员的使命。节约资源，保护环境人人有责，为青山减排，为绿水降耗是当代必须长期贯彻的方针。

此外，新型干法水泥熟料生产线产生的氮氧化物NOx，是仅次于火力发电的第二大污染源，国内脱销基本都是采用喷洒氨水和尿素溶液，氨逃逸二次污染严重！

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种吨熟料热耗少、氮氧化物排放少的水泥分解炉用单通道燃烧器。

为了达到上述目的，本发明所采用的方案为：

一种分解炉用单通道燃烧器，其包括外管和燃料入口接管；所述单通道燃烧器还包括喉管，所述外管、喉管以及燃料入口接管依次连接后内部具有贯通的燃料管道，喉管内的燃料管道具有渐变的截面，所述喉管内还设有锥体，所述锥体可滑动地设置于燃料管道内，锥体在靠近喉管渐变截面处也具有渐变的截面并且锥体外壁表面和喉管内壁表面的倾斜方向一致，调节装置直接或间接地与锥体相连并驱动其滑动。通过锥体和喉管之间相对距离的改变，调节该单通道燃烧器的燃料管道截面积，从而对燃料器输出的燃料和/或助燃剂的量进行调节，进而可以使燃烧室内的燃烧过程更加充分，使用该燃烧器的分解炉的吨熟料热耗较传统分解炉低、所需的燃料少，并且产生的尾气中的氮氧化物含量明显降低，可以极大地减少后续尾气处理的成本、也更加环保；故使用本发明的燃烧器的分解炉吨熟料成本降低明显。

优选地，所述调节装置包括导杆、涡轮丝杠升降机以及密封套，所述导杆直接或间接地与锥体相连，涡轮丝杠升降机用于驱动导杆运动，密封套用于对隔离单通道燃烧器和外界。该调节装置结构简单、制作方便并且使用方便。

进一步地，所述调节装置还包括两导套和一撑杆，外管一侧设有开口，两导套沿外管轴线方向设置于所述开口两侧，导杆可滑动地配合于两导套内，撑杆穿过外管的所述开口后两端分别与导杆和锥体固定连接。这样设置后可以使燃料管道尽可能在一条直线上，从而减少输送过程中的损耗，并且该调节装置的结构亦较为紧凑，可以增加燃料器安装使用的便利性。

进一步地，所述燃料入口接管包括球壳和入口管，入口管位于球壳一侧，球壳上沿外管轴线方向设有开口，所述导杆穿过所述开口后与涡轮丝杠升降机相连；所述导杆一端与锥体相连另一端与涡轮丝杠升降机相连。该结构的燃料器自带一定的转角功能，因而对于设备形状或场地限制要求必须带有转角时具有很好地实用性。并且其结构更为简单，可以降低制作的成本、减少故障发生几率。

优选地，所述单通道燃烧器还包括内管，所述内管同心地设置于外管内，外管和内管之间设有支撑件，所述支撑件是同外管和内管一同铸造的或是分别制造后固定在一起的。内管本身不参与燃料的输送，其内部不输送燃料；仅在外管和内管之间的环形管道内输送燃料，这样设置可以使燃料在输送过程中产生扰流的效果，这对于输送燃料和助燃剂的混合物时具有更好地效果，可以使混合更充分。

优选地，所述支撑件的数量是3个、4个或更多，支撑件的方向是沿径向方向设置的或是螺旋设置的，螺旋设置的角度是17度至60度范围内渐变的。支撑件的设置一方面可以加强内管和外管的连接牢固程度，同时还可以进一步加强扰流效果，使后续燃烧反应更充分。

优选地，所述单通道燃烧器还包括标尺，所述标尺设置于单通道燃烧器外壁上并与锥体、导杆或涡轮丝杠升降机相连，其可以显示锥体与喉管内壁的间隙距离或环形区域的面积。标尺的设置可以使操作在适时、直观地知道当前燃烧器的工作状态。

优选地，所述单通道燃烧器还包括流量计，所述流量计设置于燃料管道上。流量计可产生传感信号，有利于与其他电气设备联用。

进一步地，所述单通道燃烧器还包括电机和控制器，所述电机用于直接或间接地驱动导杆运动，控制器用于接收流量计的传感信号并驱动电机工作。电机、控制器和流量计共用使用后，可以使用PLC或单片机对于各燃烧器的工作状态进行自动化的监控，避免人力调节的不便同时可以提高调节的精度。

本发明的分解炉用单通道燃烧器可以调节燃料供应量的多少，其独特的结构设计、配合灵便快捷的调节手段，可满足预分解窑分解炉使用工况的多种需要，有利于建立合理的温度制度，提高燃料利用率，降低吨熟料热耗和氮氧化物排放，进而可以降低吨熟料的生产成本。

附图说明

图1是实施例一的示意图；

图2是图1的B-B截面结构示意图；

图3是图1的C-C截面结构示意图；

图4是实施例二的示意图；

图5是图4的A-A截面结构示意图。

其中，1、外管，2、喉管，3、燃料入口接管，4、锥体，5、调节装置，6、内管，11、支撑件，51、导杆，52、涡轮丝杠升降机，53、密封套，541、导套，542、导套，55、撑杆。

具体实施方式

为了使本领域技术人员可以更好地理解发明，从而对本发明的保护范围作出更清晰的限定，下面结合附图对本发明进行进一步的详细说明。

一种分解炉用单通道燃烧器，包括外管1和燃料入口接管3，所述单通道燃烧器还包括喉管2，所述外管1、喉管2以及燃料入口接管3依次连接后内部具有贯通的燃料管道以供燃料和/或助燃剂输送时使用，喉管2内的燃料管道具有渐变的截面，即该处的燃料管道内径沿轴线方向逐渐增大或减小，该处的燃料管道至少部分呈圆台或偏心圆台状，其在沿轴线的截面上呈梯形形状、优选为等腰梯形形状；即：喉管2内的燃料管道内径可以在缩小后一直维持在这一内径，也可以在缩小后维持一段距离后再放大，亦可以是缩小后即放大。所述喉管2内还设有锥体4，所述锥体4可滑动地设置于燃料管道内，其设置的方式可以是在燃料管道内固定设置一装置，锥体4可滑动地配合于该装置；锥体4在靠近喉管2渐变截面处也具有渐变的截面并且锥体4外壁表面和喉管2内壁表面的倾斜方向一致，锥体4与喉管2配合的部分可以是圆锥体或圆台(或偏心圆台)；调节装置5直接或间接地与锥体4相连并驱动其滑动，调节装置5设置固定于燃烧器上，并且其具有驱动机构和连接机构，连接机构直接或间接地与锥体4相连，驱动机构用于驱动连接机构运动从而带动锥体4滑动，进而，锥体4可相对于喉管2靠近或远离；具体来说，调节装置5可以由导杆51、涡轮丝杠升降机52、密封套53以及其他必要组件组成，所述导杆51直接或间接地与锥体4相连，涡轮丝杠升降机52用于驱动导杆51运动，因涡轮丝杠升降机52或其他部件至少有一部分要位于外界环境中，而燃料管道又需要和外界隔离，因而设置密封套53用于对隔离单通道燃烧器和外界。

在另一些实施例中，该单通道燃烧器还包括标尺，所述标尺设置于单通道燃烧器外壁上并与锥体4、导杆51或涡轮丝杠升降机52相连，可以显示锥体4与喉管2内壁的间隙距离或环形区域的面积。标尺可以使操作者在需要时直观地知晓当时的间隙，从而有利于燃料器的使用。

在某些较佳实施例中，该单通道燃烧器还包括内管6，所述内管6设置于外管1内，优选地同心设置，锥体4可滑动地配合于内管6一端，从而将内管6作为锥体4的可滑动固定装置，两者的配合方式可以是锥体4具有略小于内管6内径或者略大于内管6外径的滑动部件。外管1和内管6之间设有支撑件11，支撑件11用于将内管6牢固地固定于外管1内，支撑件11可以是同外管1和内管6一同铸造完成的也可以是分别制造后固定在一起的。为了使固定更加牢固，支撑件一般来说间隔一定距离需要设置至少一个，在每个设置点的360度方向(内管6的外围一圈)可以是一个、二个或多个；支撑件11的数量是3个、4个或更多，支撑件11的方向是沿径向方向设置的或是螺旋设置的，旋转的角度可以是17度至60度渐变的或是固定角度(比如45度)设置的。这样的结构将内管6和外管1之间的环形管道作为燃料管道使用而内管6内部并不输送燃料，再加上设置于该环形管道内的支撑件，特别是螺旋设置的支撑件，可以对该燃料器输出的燃料和/或助燃剂的气流运动方式产生影响，其产生的扰流效果可以明显提高燃料效果，降低燃料使用量和有害物质排放量。

在另一些较佳实施例中，该单通道燃烧器还包括流量计、电机和控制器；所述流量计设置于燃料管道上，其可以产生流量传感信号，优选还设有显示装置(机械或数显)而方便查看适时流量；所述电机用于直接或间接地驱动导杆运动，例如采用一般电机通过皮带或齿轮带动涡轮丝杠升降机转动或者采用往复电机取代涡轮丝杠升降机而直接驱动导杆进而驱动锥体4运动，控制器用于接收流量计的传感信号并驱动电机工作。这样改进的单通道燃烧器可以单独地适时智能控制其输出的燃料和/或助燃剂的速度，也可以作为一个子系统并入整体控制系统进行精确的燃烧控制，从而可以结合燃烧室的适时传感信息对燃料和/或助燃剂的供应量进行适时精确控制。

优选实施例一

一种分解炉用单通道燃烧器，由外管1、喉管2和燃料入口接管3组成，所述外管1、喉管2以及燃料入口接管3依次连接后内部具有贯通的燃料管道，外管1、喉管2以及燃料入口接管3之间连接的方式可以是焊接、螺纹连接或螺栓连接；喉管2内的燃料管道呈圆台状，从燃料入口接管3至外管1方向其燃料管道内径逐渐增大，其在沿轴线的截面上呈等腰梯形形状。该单通道燃烧器还包括内管6，所述内管6同心地设置于外管1内，外管1和内管6之间设有支撑件11，支撑件11用于将内管6牢固地固定于外管1内，支撑件11可以是同外管1和内管6一同铸造完成的也可以是分别制造后固定在一起的。支撑件11有三个，三支撑件分三处设置，每处设置一个，支撑件11沿径向方向设置。喉管2内还设有锥体4，锥体4有两部分组成，即圆锥头部分和滑动部件，圆锥头部分为空心或实心和圆锥体，锥体方向与喉管2内部的圆台状燃料管道方向相同(从截面上看两者的倾斜方向是一致的)，滑动部件外径略小于内管6内径从而可以滑动地配合于内管6中。调节装置5用于驱动锥体4滑动，其由导杆51、涡轮丝杠升降机52、密封套53、导套(541、542)以及撑杆55组成；外管1一侧设有开口(供撑杆活动时使用)，两个导套(541、542)沿外管1轴线方向设置于所述开口两侧，两导套(541、542)用于可滑动地固定导杆51，靠近涡轮丝杠升降机52的导套542设置于密封套出口处，其为密封导套；导杆51可滑动地配合于两导套(541、542)内，撑杆55穿过外管1的所述开口后两端分别与导杆51和锥体4固定连接；密封套53将调节装置5的其他部件包围在其内，除导杆51出口外是密封的，而该出口处是设有密封导套542的，故而密封套和密封导套542结合以后可以起到很好的密封效果并且不影响导杆的正常滑动，实现可滑动的密封。锥体4在涡轮丝杠升降机52的作用下可以相对于喉管2靠近或远离(如图2中上下运动、图3中左右运动)，进而可以对两者间的间隙进行调整，对进入燃烧器的燃料量进行调节。

使用时参考图1-3所示，调节涡轮丝杆涡轮丝杠升降机，从而使导杆51沿外管1轴线方向(图X中竖直方向)运动，在撑杆55的作用下，锥体4也沿竖直方向运动；圆锥头部分的外壁表面与喉管2的内壁表面的间隙变大或变小，从而可以调节通过燃烧器的燃料量。

优选实施例二

一种分解炉用单通道燃烧器，由外管1、喉管2和燃料入口接管3组成，所述外管1、喉管2以及燃料入口接管3依次连接后内部具有贯通的燃料管道，外管1、喉管2以及燃料入口接管3之间连接的方式可以是焊接、螺纹连接或螺栓连接；喉管2内的燃料管道哑铃状，其由两个圆台和一个位于两圆台中间的圆柱形组成。该单通道燃烧器还包括内管6，所述内管6同心地设置于外管1内，外管1和内管6之间设有支撑件11，支撑件11用于将内管6牢固地固定于外管1内，支撑件11可以是同外管1和内管6一同铸造完成的也可以是分别制造后固定在一起的。支撑件11有三个，三支撑件分三处设置，每处设置一个，支撑件11沿径向方向设置。喉管2内还设有锥体4，锥体4有两部分组成，即圆台部分和滑动部件，圆台部分为空心或实心和圆台，圆台方向与喉管2内部的圆台状燃料管道方向相同(从截面上看两者的倾斜方向是一致的)，滑动部件外径略小于内管6内径从而可以滑动地配合于内管6中。所述燃料入口接管3包括球壳31和入口管32，入口管32位于球壳31一侧，球壳31上沿外管1轴线方向设有开口(供导杆51通过)。调节装置5用于驱动锥体4滑动，其由导杆51、涡轮丝杠升降机52和密封套53组成，导杆51一端与锥体4的圆台部分连接在一起，两者可以是分别制造后通过焊接、螺纹等方式固定在一起，也可以是一体制造的，导杆51另一端与涡轮丝杠升降机52相连，导杆51设置于外管1轴线上，其穿过所述开口后与涡轮丝杠升降机52相连并可在其驱动下滑动，密封套设置于球壳31的所述开口处，用于对该开口起到密封的作用，在其作用下，导杆51可滑动地密封配合于球壳31。

使用时参考图4-5所示，调节涡轮丝杆涡轮丝杠升降机，从而带动导杆51前后运动，锥体4也前后运动；锥体4的圆台部分外壁表面与喉管2的内壁表面的间隙变大或变小，从而可以调节通过燃烧器的燃料量。

本发明的单通道燃烧器可以显著降低新型干法水泥熟料生产线吨熟料标煤耗及NOx的排放量，与传统燃烧器相比，采用本发明的燃烧器的吨熟料标煤耗降低了3kg以上，NOx的排放量降低30％以上，脱销成本降低60％——100％，吨熟料成本可降低5——20元。降低NOx的排放量，可以减少脱销用氨水或尿素的使用量，降低氨逃逸，特别是对减轻雾霾的产生大有益处！

以上说明仅是为了描述方便作出的示例性说明，并不当然对本发明的保护范围产生当然的、直接的限定；例如，对于喉管和锥体的设置方向以及相互之间的位置关系并不局限于上述描述的方式；本领域技术人员知晓，任何根据本发明的构思所作出的常规的变通、替换都应属于本发明的保护范围。