球团回转窑低氮燃烧器的制作方法

本实用新型涉及燃烧器，尤其是一种球团回转窑燃烧器，属于回转窑技术领域。

背景技术：

球团矿是我国高炉炼铁生成的主要含铁炉料，球团生产线一般采用链蓖机-回转窑-环冷机生产工艺，其产量占球团总产量的60％以上。回转窑是球团工序中的一个核心设备，其运行的好坏直接影响到整套球团工艺的成品率、能耗指标、作业率、环保指标等重要指标。回转窑的作用是利用中央燃烧器本体产生的高温火焰，对窑内进行供热形成高温气氛，从而对进入回转窑的球团进行焙烧。链蓖机-回转窑-环冷机生产工艺在生产氧化球团过程中会产生一定量的氮氧化物。近年来，随着铁矿原料和燃料的日趋复杂，赤铁矿比例的提高(导致焙烧温度升高)、低品质燃料的规模利用、气基回转窑含氮焦炉煤气的应用等，使得不少企业球团生产过程氮氧化物排放浓度呈上升趋势；加之我国环保要求的日益严苛，氮氧化物排放被纳入排放的考核体系，从2015年起，球团生产氮氧化物(以NO2计)排放限值300mg/m³，国外则更严格，有的甚至要求球团工艺主烟囱排放氮氧化物浓度在200mg/m³以内。

现有的降低回转窑窑尾废气中氮氧化物浓度(烟气脱硝)的方法一般采用臭氧脱硝工艺、活性焦脱硝工艺、SCR技术，其中活性焦脱硝和SCR技术是通过加温和催化剂，将氮氧化物还原成氮气和水，其中臭氧脱硝工艺是将氮氧化物氧化成N2O5(溶于水)，实现氮氧化物的达标排放。上述的三种脱硝工艺的核心在于被动的事后处理，没有从产生氮氧化物的根源上想办法，并且现在政府环保部门认可的脱硝工艺只有活性焦脱硝工艺，但活性焦脱硝工艺的投资及运行成本都较大，且此工艺占地面积也较大，这些又会增大项目成本，使企业的生产成本居高不下；其余两种处理方式也存在设备投资大的缺点。

专利文献CN207163232U公开了一种链蓖机-回转窑球团低氮氧化物生产装置，在链蓖机的第二预热段和回转窑的尾端之间的过渡段上设有还原剂喷射装置，通过与烟气逆向喷射还原性气体来让还原性气体与铁矿球团物料焙烧后的高温烟气进行充分混合和较长时间的反应，从而实现氮氧化物的非催化还原来降低烟气中氮氧化物的含量，此装置结构复杂，并且也是在高浓度氮氧化物产生后对其进行处理，还原反应程度不易控制，反应还需进行较长时间，高浓度氮氧化物去除不理想、去除所需时间较长。

专利文献CN106052378A公开了一种低氮氧化物清洁燃烧型回转窑及其燃烧控制，该回转窑包括回转窑以及设于回转窑的中央燃烧器本体和二次风管，二次风管又包括二次风总管及与二次风总管相连通的若干二次风支管，二次风支管上还分别设有流量阀门，使得二次风可从多点进入回转窑并能实时控制进入流量，在一定程度上降低了氮氧化物生成率，但是该回转窑结构较复杂，也不能完全避免富氧区和高温区的重叠，并且还需将现有工艺中的设备进行较大的改变或彻底更换，投资较巨大。

专利文献CN203068517U公开了一种回转窑用煤气燃烧器本体，包括煤气套管和套接在煤气套管外的空气套管，在空气套管的内壁与煤气套管的外壁之间具有空气输送间隙，空气套管内的煤气套管的输出端外侧具有一个锥形状的混合区，该煤气燃烧器本体在煤气和空气输送进入后即进行充分的混合，导致点燃时形成局部高温，局部高温可导致空气中的氮气氧化生成高浓度氮氧化物，从而导致废气排放不达标，增大对环境的污染。

技术实现要素：

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种球团回转窑用燃烧器本体，能从源头上降低氮氧化物的浓度，使氮氧化物达到排放标准，降低企业废气处理成本及环境污染。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种球团回转窑低氮燃烧器，包括风管和燃烧器本体，所述燃烧器本体的中心设有圆柱体，在圆柱体上、沿圆柱体的轴心线方向设有圆筒形风道；圆柱体的外部设有与圆柱体同轴心线的第一圆筒，第一圆筒与圆柱体通过第一风叶相接，第一圆筒与圆柱体之间的空隙为焦炉煤气通道；第一圆筒的外部设有与圆柱体同轴心线的第二圆筒，第二圆筒与第一圆筒通过第二风叶相接，第二圆筒与第一圆筒之间的空隙为转炉煤气通道；第二圆筒的内外壁之间设有空心长方体风道，空心长方体风道纵向与燃烧器本体轴心线平行。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述圆筒形风道由位于圆柱体中心的1个大孔径圆筒、位于大孔径圆筒外周的22～28个小孔径圆筒组成。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述第一风叶的个数为6～10个，第二风叶的个数为14～18个。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述第一风叶和第二风叶均成倾斜结构设置，并且第一风叶和第二风叶的倾斜方向相反。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述空心长方体风道的个数为35～41个。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述第二圆筒的外壁还包括一段延伸区。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：

本实用新型的回转窑燃烧器用于球团生产时能降低火焰温度、延长火焰长度，可避免富氧区与高温区的长期固定重叠，从源头上降低了氮氧化物的浓度，进而降低了废气处理成本，降低了对环境的污染；本实用新型还具有结构简单合理、制备工艺简单的优点。

本实用新型的球团回转窑用燃烧器本体，仅由中心的圆柱体、圆柱体外部的第一圆筒及第二圆筒组成，圆柱体上设置的圆筒形风道为中风通道，第一圆筒与圆柱体之间的空隙为焦炉煤气通道，并由第一风叶隔开，第二圆筒与第一圆筒之间的空隙为转炉煤气通道，并由第二风叶隔开，第二圆筒上设置的空心长方体风道为轴流风通道；中风通道与轴流风通道为助燃风通过的通道，燃烧器本体的结构简单且合理，加工工艺简易，将其用于现有工艺中，不需对回转窑其他部件进行任何改变，将设备改造成本降至最低。

本实用新型的球团回转窑用燃烧器本体，圆筒形的中风通道的设计使得助燃风的进入方向与回转窑轴心线平行，空心长方体的轴流风通道的设计也使得助燃风的进入方向也与回转窑轴心线平行；第一风叶和第二风叶相对于燃烧器本体轴心线的倾斜方向相反，使得焦炉煤气与转炉煤气在从燃烧器本体喷出后能较快进行混合；本实用新型助燃风从燃烧器本体喷出后位于混合煤气的内部及外部，不会和混合煤气迅速强烈混合，而是逐渐分段混合的，完全避免了煤气的集中燃烧、避免了局部高温，从而使得燃烧器本体火焰长度延长、燃点后移，使得燃烧器本体的火焰温度降低至1500℃以下的不易产生氮氧化物的温度，降低了氮氧化物的生成量，从源头上使氮氧化物的浓度低至70mg/m³,甚至更低。

附图说明

图1是本实用新型实施例1-3中燃烧器本体的横截面结构示意图；

图2是本实用新型实施例1-3中低氮燃烧器的燃烧器本体气体喷出端的纵剖面结构示意图；

图3是实施例1-3中低氮燃烧器的结构示意图；

其中，1-圆柱体，2-第一圆筒，3-第一风叶，4-第二圆筒，5-第二风叶，6-空心长方体风道，7-大孔径圆筒，8-小孔径圆筒，9-延伸区,10-手动蝶阀，11-风管，12-燃烧器本体。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明：

一种球团回转窑用低氮燃烧器，燃烧器包括风管11和燃烧器本体12，风管11和燃烧器本体12通过分流管与燃烧器本体12相通，燃烧器本体12的中心为圆柱体结构，在圆柱体1上、沿圆柱体1的轴心线方向设有圆筒形风道，圆筒形风道由位于圆柱体1中心的1个大孔径圆筒7、位于大孔径圆筒7外周的22～28个小孔径圆筒组成，圆筒形风道为中风通道，供助燃风通过。

圆柱体1的外部为与圆柱体1同轴心线的第一圆筒2、第一圆筒2与圆柱体1通过第一风叶3相接，第一风叶3的个数为6～10个，第一圆筒2与圆柱体1之间的空隙为焦炉煤气通道、由第一风叶3隔开。第一圆筒2的外部为与圆柱体1同轴心线的第二圆筒4，第二圆筒4与第一圆筒2通过第二风叶5相接，第二风叶5的个数为14～18个，第二圆筒4与第一圆筒2之间的空隙为转炉煤气通道、由第二风叶5隔开。第一风叶3和第二风叶5均成倾斜结构设置，并且第一风叶3和第二风叶5的倾斜方向相反，使得焦炉煤气与转炉煤气从燃烧器本体喷出后会交叉混合在一起。

第二圆筒4的内外壁之间、沿第二圆筒4的外周方向设有空心长方体风道6，空心长方体风道6纵向与燃烧器本体轴心线平行；空心长方体风道6为轴流风通道，供助燃风通过，其个数为35～41个；第二圆筒4的外壁还包括一段延伸区9，延伸区9为轴流风通道的外壁沿风喷出方向上的一段延伸。

助燃风通过风管11和两个分流管进入燃烧器本体，然后通过手动蝶阀10调节进入中风通道和轴流风通道中的风量。

实施例1

以年产球团60～80万吨的链蓖机-回转窑-环冷机工艺为例，如图3所示，回转窑用燃烧器本体12的纵向长度为5950mm。如图1和图2所示，一种球团回转窑用低氮燃烧器，包括风管11和燃烧器本体12，燃烧器本,12的中心为圆柱体结构，圆柱体1的外径为130mm，在圆柱体1上、沿圆柱体1的轴心线方向设有圆筒形风道，圆筒形风道由位于圆柱体1中心的1个直径为35mm的大孔径圆筒7、25个直径为16mm的小孔径圆筒8组成(小孔径圆筒8在大孔径圆筒7的外周排布成两圈，距离大孔径圆筒7较近的小孔径圆筒8的个数为9个，并均匀分布；距离大孔径圆筒7较远的小孔径圆筒8的个数为16个，并均匀分布)，圆筒形风道为中风通道，供助燃风通过。

圆柱体1的外部为与圆柱体1同轴心线的第一圆筒2，第一圆筒2的直径为300mm，第一圆筒2与圆柱体1通过第一风叶3相接，第一风叶3的个数为8个，第一圆筒2与圆柱体1之间的空隙为焦炉煤气通道、由第一风叶3隔开。第一圆筒2的外部为与圆柱体1同轴心线的第二圆筒4，第二圆筒4的内径为680mm、外径为780mm，第二圆筒4与第一圆筒2通过第二风叶5相接，第二风叶5的个数为16个，第二圆筒4与第一圆筒2之间的空隙为转炉煤气通道、由第二风叶5隔开。第一风叶3和第二风叶5均成倾斜结构设置，并且第一风叶3和第二风叶5的倾斜方向相反，使得焦炉煤气与转炉煤气从燃烧器本体喷出后会交叉混合在一起。

第二圆筒4的内外壁之间、沿第二圆筒4的外周方向设有空心长方体风道6，空心长方体风道6纵向与燃烧器本体轴心线平行，空心长方体风道6的横截面为15mm×40mm的长方形，个数为38个；空心长方体风道6为轴流风通道，供助燃风通过；第二圆筒4的外壁还包括一段延伸区9，延伸区9的长度为80mm。

上述球团回转窑用燃烧器本体头部1000mm采用耐热钢材质(化学式为1Gr18Ni9Ti)，燃烧器其余部分采用普通材质。

将本实施例中的球团回转窑用低氮燃烧器用于球团生产工艺，球团生产采用链蓖机-回转窑-环冷机工艺，具体工艺参数为：燃烧器本体处焦炉煤气压力3.5KPa，转炉煤气压力为8.0KPa，一次风流量(中风和轴流风的总流量)为6800m³/h,一次风压(中风和轴流风的总压)为22KPa；回转窑窑头压力为-10Pa，窑尾压力为-191Pa；窑尾风机东窑尾进口负压-5000Pa，东窑尾流量300010m³/h，西窑尾进口负压-5000Pa，西窑尾流量150000m³/h；链蓖机1#烟罩温度920℃，循环风机几口温度310℃，布料平整度±8。点燃低氮燃烧器进行球团生产时对工艺参数进行检测，检测结果为火焰长度为15m，火焰温度为1480℃，回转窑窑头温度为830℃，窑尾温度为1020℃，窑尾氮氧化物的浓度为70mg/m³。

实施例2

以年产球团60～80万吨的链蓖机-回转窑-环冷机刀工艺为例，如图3所示，回转窑用燃烧器的纵向长度为5900mm，图3中A部分为燃烧器头部的燃烧器本体，燃烧器本体的长度为950mm。如图1和图2所示，一种球团回转窑用低氮燃烧器，包括风管11和燃烧器本体12，燃烧器本体12的中心为圆柱体结构，圆柱体1的外径为125mm，在圆柱体上、沿圆柱体1的轴心线方向设有圆筒形风道，圆筒形风道由位于圆柱体中心的1个直径为33mm的大孔径圆筒7、22个直径为14mm的小孔径圆筒8组成(小孔径圆筒8在大孔径圆筒7的外周排布成两圈，距离大孔径圆筒7较近的小孔径圆筒8的个数为7个，并均匀分布；距离大孔径圆筒7较远的小孔径圆筒8的个数为15个，并均匀分布)，圆筒形风道为中风通道，供助燃风通过。

圆柱体1的外部为与圆柱体1同轴心线的第一圆筒2，第一圆筒2的直径为280mm，第一圆筒2与圆柱体1通过第一风叶3相接，第一风叶3的个数为6个，第一圆筒2与圆柱体1之间的空隙为焦炉煤气通道、由第一风叶3隔开。第一圆筒2的外部为与圆柱体1同轴心线的第二圆筒4，第二圆筒4的内径为650mm、外径为740mm，第二圆筒4与第一圆筒2通过第二风叶5相接，第二风叶5的个数为14个，第二圆筒4与第一圆筒2之间的空隙为转炉煤气通道、由第二风叶5隔开。第一风叶3和第二风叶5均成倾斜结构设置，并且第一风叶3和第二风叶5的倾斜方向相反，使得焦炉煤气与转炉煤气从燃烧器本体喷出后会交叉混合在一起。

第二圆筒4的内外壁之间、沿第二圆筒4的外周方向设有空心长方体风道6，空心长方体风道6纵向与燃烧器本体轴心线平行，空心长方体风道6的横截面为14mm×37mm的长方形，个数为35个；空心长方体风道6为轴流风通道，供助燃风通过；第二圆筒4的外壁还包括一段延伸区9，延伸区9的长度为75mm。

上述球团回转窑用燃烧器本体头部1000mm采用耐热钢材质(化学式为1Gr18Ni9Ti)，燃烧器其余部分采用普通材质。

将本实施例中的球团回转窑用低氮燃烧器用于球团生产工艺，球团生产采用链蓖机-回转窑-环冷机工艺，具体工艺参数为：燃烧器本体处焦炉煤气压力4.5KPa，转炉煤气压力为12.0KPa，一次风流量(中风和轴流风的总流量)为7000m³/h,一次风压(中风和轴流风的总压)为20KPa；回转窑窑头压力为-10Pa，窑尾压力为-190Pa；窑尾风机东窑尾进口负压-5010Pa，东窑尾流量300000m³/h，西窑尾进口负压-5010Pa，西窑尾流量150010m³/h；链蓖机1#烟罩温度950℃，循环风机几口温度330℃，布料平整度±8。点燃低氮燃烧器进行球团生产时对工艺参数进行检测，检测结果为火焰长度为15.5m，火焰温度为1490℃，回转窑窑头温度为828℃，窑尾温度为1022℃，窑尾氮氧化物的浓度为90mg/m³。

实施例3

以年产球团60～80万吨的链蓖机-回转窑-环冷机工艺为例，如图3所示，回转窑用燃烧器的纵向长度为6000mm。如图1和图2所示，一种球团回转窑用低氮燃烧器，包括风管11和燃烧器本体12，燃烧器本,12的中心为圆柱体结构，圆柱体1的外径为135mm，在圆柱体上、沿圆柱体1的轴心线方向设有圆筒形风道，圆筒形风道由位于圆柱体1中心的1个直径为37mm的大孔径圆筒7、28个直径为18mm的小孔径圆筒8组成(小孔径圆筒8在大孔径圆筒7的外周排布成两圈，距离大孔径圆筒7较近的小孔径圆筒8的个数为10个，并均匀分布；距离大孔径圆筒7较远的小孔径圆筒8的个数为18个，并均匀分布)，圆筒形风道为中风通道，供助燃风通过。

圆柱体1的外部为与圆柱体1同轴心线的第一圆筒2，第一圆筒2的直径为320mm，第一圆筒2与圆柱体1通过第一风叶3相接，第一风叶3的个数为10个，第一圆筒2与圆柱体1之间的空隙为焦炉煤气通道、由第一风叶3隔开。第一圆筒2的外部为与圆柱体1同轴心线的第二圆筒4，第二圆筒4的内径为700mm、外径为800mm，第二圆筒4与第一圆筒2通过第二风叶5相接，第二风叶5的个数为18个，第二圆筒4与第一圆筒2之间的空隙为转炉煤气通道、由第二风叶5隔开。第一风叶3和第二风叶5均成倾斜结构设置，并且第一风叶3和第二风叶5的倾斜方向相反，使得焦炉煤气与转炉煤气从燃烧器本体喷出后会交叉混合在一起。

第二圆筒4的内外壁之间、沿第二圆筒4的外周方向设有空心长方体风道6，空心长方体风道6纵向与燃烧器本体轴心线平行，空心长方体风道6的横截面为16mm×42mm的长方形，个数为41个；空心长方体风道6为轴流风通道，供助燃风通过；第二圆筒4的外壁还包括一段延伸区9，延伸区9的长度为85mm。

上述球团回转窑用燃烧器本体头部1000mm采用耐热钢材质(化学式为1Gr18Ni9Ti)，燃烧器其余部分采用普通材质。

将本实施例中的球团回转窑用低氮燃烧器用于球团生产工艺，球团生产采用链蓖机-回转窑-环冷机工艺，具体工艺参数为：燃烧器本体处焦炉煤气压力5.5KPa，转炉煤气压力为10.0KPa，一次风流量(中风和轴流风的总流量)为7100m³/h,一次风压(中风和轴流风的总压)为19KPa；回转窑窑头压力为-10Pa，窑尾压力为-189Pa；窑尾风机东窑尾进口负压-5020Pa，东窑尾流量300010m³/h，西窑尾进口负压-5020Pa，西窑尾流量150020m³/h；链蓖机1#烟罩温度930℃，循环风机几口温度320℃，布料平整度±8。点燃低氮燃烧器进行球团生产时对工艺参数进行检测，检测结果为火焰长度为14.8m，火焰温度为1500℃，回转窑窑头温度为930℃，窑尾温度为1050℃，窑尾氮氧化物的浓度为100mg/m³。

从实施例1-3检测结果中可以看出使用本实用新型的低氮燃烧器，火焰长度较长，为14.8～15.5m；火焰温度较低，为1480～1500℃；窑尾氮氧化物的浓度大幅降低，为70～100mg/m³，完全满足排放标准，本实用新型从源头上降低了氮氧化物的产量，真正实现了清洁生产，降低了企业废气处理成本，降低了环境污染。