一种用于水泥分解炉的饱和蒸汽催化燃烧器的制作方法

本实用新型涉及环保工程领域，具体涉及一种饱和蒸汽催化燃烧器，尤其涉及一种用于水泥分解炉的饱和蒸汽催化燃烧器。

背景技术：

目前，水泥厂早期分解炉设计容积普遍偏小，且为了控制生产成本，企业不得不使用价格更便宜的劣质烟煤或者使用无烟煤，造成煤粉的不完全燃烧；且目前使用的燃烧器都是在过量空气系数(即燃料燃烧时实际供给的空气量与理论空气量之比)大于1的情况下进行煤粉的燃烧和生料的加热和分解，更有甚者，窑尾仍然使用传统的三通道燃烧器(使用窑尾一次风机供风)，而分解炉中CaCO₃分解温度范围在825～900℃，不需要像窑头燃烧器一样产生局部高温，一旦产生局部高温，会造成系统结皮的同时，也造成了热力浪费，增加煤耗，且产生大量的NOx，增加了水泥厂的排污费，同时也增加了整个水泥厂的运行成本。

目前国内有些水泥厂分解炉燃烧器，虽然去掉了窑尾一次风机，但是只是在燃烧器喷嘴出口端使用旋流风翅，强行改变煤风的旋流方向，达到煤风混合更充分的目的，但是存在以下问题：首先，在燃烧器前段增加“旋流风翅”会加大煤风出口阻力，使煤风量不能连续、稳定地喷入分解炉，且旋流风翅使用寿命短，磨损较快，出现磨穿或者磨损严重时，旋流效果变差，煤分混合效果就会下降明显。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种用于水泥分解炉的饱和蒸汽催化燃烧器，加入饱和蒸汽后，促使固定碳快速气化，不但使劣质烟煤或者无烟煤固定碳燃烧速度提高50％以上，且能够产生大量的还原组份，使得水泥厂氮氧化物排放达标，降低较高的水泥厂排污费和整个水泥厂的运行成本。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于水泥分解炉的饱和蒸汽催化燃烧器，该燃烧器包括：内套筒、饱和蒸汽通道、催化剂罐、锥形倒角、旋流风翅；催化剂罐与饱和蒸汽通道连接，饱和蒸汽通道与内套筒连接，在内套筒出口端设有锥形倒角和旋流风翅；饱和蒸汽经过催化剂罐进入饱和蒸汽通道，煤风从内套筒入口端进入内套筒中，与来自饱和蒸汽通道的饱和蒸汽在内套筒变径处混合后，通过锥形倒角扩大煤粉的扩散度，同时通过旋流风翅，使煤粉与饱和蒸汽旋转进入分解炉内，在煤管端部形成一个回流区，达到生成CO和H₂的目的。

优选为，所述催化剂罐包括一个饱和蒸汽入口，两个饱和蒸汽出口，中间部分填装催化剂；在催化剂罐上设有压力表预留安装口及排水调压阀。

优选为，所述催化剂的形状为网格状圆盘。

优选为，所述锥形倒角的角度设置为13--15°；所述旋流风翅是均匀分布的，旋流风翅的角度取决于煤种的选择。

优选为，所述旋流风翅有8个，其旋流角为25°。

优选为，在内套筒外部还设有外套筒，以及用于调节外套筒与内套筒相对位置的调节丝杠。

优选为，所述饱和蒸汽来源于水泥厂余热发电主管道，流量为20—40kg/h，压力为0.4—0.6MPa。

所述饱和蒸汽通道可以是一路或多路通道，优选为两路饱和蒸汽通道。

优选为，所述饱和蒸汽通道与内套筒的连接位置位于内套筒变径处前段。

优选为，在内套筒入口端设有燃烧器上盖。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的燃烧器，保证水泥分解炉中煤粉的正常燃烧和生料分解过程的同时，使煤粉中的固定碳与饱和蒸汽经过催化剂催化，固定碳快速气化，提高煤粉燃尽时间50％以上，且此反应是在贫氧气氛下发生的，减少了运行成本；

2、饱和蒸汽与煤粉中的固定碳反应生成的还原组份，不仅可以抑制燃料型NOx的产生，且可以还原已生成的热力型NOx，从而降低了水泥厂燃料型氮氧化物的排放量，不仅改善了水泥厂周边的空气质量，而且还减少了水泥厂的排污费；

3、贫氧燃烧时减少了粉尘对水泥分解炉的炉壁和燃烧器的冲刷和磨损力度，提高了设备的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1是本实用新型燃烧器的纵剖面构造图；

图2是本实用新型燃烧器的俯视图；

图3是本实用新型燃烧器的左视图；

图4是本实用新型燃烧器的催化剂罐的结构示意图；

其中附图标记说明如下：

1为饱和蒸汽入口，2为煤风入口，3为催化剂罐，4为饱和蒸汽通道，5为调节丝杠，6为内套筒，7为外套筒，8为锥形倒角，9为燃烧器上盖，10为旋流风翅，12为饱和蒸汽出口，13为压力表预留安装口，14为排水调压阀，15为催化剂。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型一种用于水泥分解炉的饱和蒸汽催化燃烧器包括：内套筒6、饱和蒸汽通道4、催化剂罐3、锥形倒角8、旋流风翅10。其中，催化剂罐3与饱和蒸汽通道4连接，饱和蒸汽通道4与内套筒6连接(饱和蒸汽通道4与内套筒6连接位置位于内套筒6变径处前段)，在内套筒6出口端设有锥形倒角8和旋流风翅10。饱和蒸汽1经过催化剂罐3分两路进入饱和蒸汽通道4内。催化剂罐3内加装促进煤粉与饱和蒸汽发生反应的催化剂，同时催化剂罐3起到调节饱和蒸汽阻力及流速的作用。在图4所示实施例中，催化剂罐3包括一个饱和蒸汽入口1，两个饱和蒸汽出口12，中间部分填装催化剂15，催化剂15的形状为网格状圆盘，同时在催化剂罐3上设有压力表预留安装口13及排水调压阀14等，预留安装的压力表及排水调压阀14起到调节饱和蒸汽阻力及流速的作用。锥形倒角8的作用是强行分散煤风走向，扩大煤粉的分散角，使煤粉分散更均匀；旋流风翅10的作用是使煤粉与饱和蒸汽旋转进入分解炉内，在煤管端部形成一个“回流区”，达到生成CO和H₂的目的。在图3所示实施例中，旋流风翅10是均匀分布的；旋流风翅10的角度，取决于煤种的选择，图3中显示有8个旋流风翅10，角度设定为25°。锥形倒角8的作用是使煤粉分散度更大，考虑到燃烧器头部结焦等因素，锥形倒角8取值13-15°。在内套筒6外部还设置调节丝杠5和外套筒7，调节调节丝杠5可以调节外套筒7与内套筒6的相对位置，调整煤粉的扩散角和扩散距离等。在内套筒6入口端设有煤风入口2和燃烧器上盖9，由于煤风入口2的管道管径比内套筒6变径前的管径小，易造成泄露，因此设燃烧器上盖9起密封作用。

本实用新型的整个燃烧器没有点火装置，没有引入一次风，设备简单，本实用新型的燃烧器由三个通道组成，其中，两路饱和蒸汽通道4与煤风、蒸汽混合通道——内套筒6，而饱和蒸汽1经过催化剂罐3分两路进入饱和蒸汽通道4内，煤风经煤风入口2从内套筒6入口端进入内套筒6中，与来自饱和蒸汽通道4的饱和蒸汽1在内套筒6变径处前段交汇，在变径区内混合，因为管道变径，会出现“湍流”的效果，提高混合效果。由于水泥分解炉内的温度较高，煤粉喷进去时可以自动燃烧起来，故该燃烧器无需点火装置，且为了实现制造“水煤汽”，也无需引入一次风，设备结构简单，降低了制造成本。内套筒6中所喷入的介质包括煤粉、空气和饱和蒸汽三种，煤风是煤粉和空气的混合，在内套筒6变径区饱和蒸汽与煤风混合，经过变径后，在内套筒6变径区间内实现“湍流”效应，使煤粉与空气、饱和蒸汽混合度更好，再经过锥形倒角8和旋流风翅10，达到提高扩散度，旋流进入分解炉内部发生反应，生成CO和H₂的目的。为了降低进入分解炉的空气量，此燃烧器只通过饱和蒸汽对煤风加强混合力度，促使燃烧反应能在贫氧条件下发生。所述饱和蒸汽1来源于水泥厂余热发电主管道，流量约20—40kg/h，压力0.4—0.6MPa。因为没有引入一次空气，真正意义上达到了贫氧燃烧，也为饱和水蒸汽与固定碳反应创造了条件，从而使“水煤气”反应快速发生。使得该燃烧器喷出的煤粉在高温的分解炉中发生饱和蒸汽催化燃烧(促使燃烧反应能在贫氧条件下发生)。由于水泥分解炉中的燃烧温度较高，可达850—900℃这一范围，燃烧反应在贫氧气氛下进行的同时，也不影响生料的加热和分解过程，不仅减少了煤粉燃烧生成的燃料型氮氧化物的生成量，改善水泥厂的周边空气质量，而且加入饱和蒸汽后产生的还原组份可以还原更多已生成的NOx，减少整个水泥厂的排污费和运行成本；同时，粉尘对分解炉的炉壁和燃烧器的冲刷和磨损力度也得到了有效的降低，从而提高设备的使用寿命。整个燃烧过程不影响水泥分解炉中生料的加热与分解。