一种回转窑用氨气和煤粉混烧型低氮燃烧器的制作方法

本发明涉及低氮环保节能型燃烧热力设备，具体是指一种回转窑用氨气和煤粉混烧型低氮燃烧器。

背景技术：

1、近年来，世界能源消耗量不断增加，化石燃料的消耗在带来社会经济收益的同时会伴随着一系列环境问题。因此，发展代替化石燃料的新燃料及其燃烧技术变得十分迫切。开发并利用高效低污染的燃烧技术能有效解决化石能源短缺以及温室效应等环境问题，对社会可持续发展具有重要意义。国内外学者们提出了众多替代燃料，如乙醇、二甲醚(dme)、生物柴油、氢气和氨气等。其中，氨作为可大规模利用的零碳燃料，如在回转窑中作为煤的替代燃料直接利用，可大幅降低我国回转窑生产线co2排放量。所以氨气逐渐被视为有发展前景的清洁能源载体和存储介质。与氢类似，氨可以从化石燃料、生物质或其他可再生资源中获取。与氢相比，氨单位储存能量的成本较低，体积能量密度较高，也更加安全可靠。因此，研究高效低氮的氨燃烧技术能有效缓解能源危机，为能源行业发展提供新的方向。由于在回转窑炉中采用纯氨燃烧，可能导致窑炉内燃烧与传热分布发生显著变化，严重影响原有工艺操作流程和参数的较大调整。此外，目前可再生能源生产绿氨的能力有限，短期内亦无法用氨完全替代煤炭。因此，以氨替代部分燃煤，采用氨与煤回转窑炉中混合燃烧的方式，是现阶段降低回转窑炉中co2排放更加现实可行的技术选择。

2、回转窑燃烧器作为一种燃烧热力设备，其主要功能和特性要求是燃烧充分，高效、环保节能，调节应性好并具有较宽的燃料适应性，如使用替代燃烧以及环境友好性燃料。燃烧器的关键部位是喷头和管道设计部分。喷头设计参数决定使用效果的准确性，管道设计部分决定燃料的搭配和燃烧方式。现有的回转窑燃烧器，大多数使用含co成分较多的低热值、低成本燃气和煤粉混烧，其燃烧后生成含大量co2成分的烟气，不利于当前环保政策的趋势和要求。且目前市场上回转窑燃烧器的通道排布由外至内依次为轴流风通道、旋流风通道、燃气通道、煤粉通道、中心风通道；轴流风通道和旋流风通道出口面积可调节节范围小，且布置在燃料介质的外层，与燃料混合速率慢，容易产生不充分燃烧；对燃料和工艺的适应性不足，设计要求精准，加工精度高，增加成本且工况适应性比较窄；综合上述市场上的燃烧器的各种不足，本方案进行了全新的设计，轴流风和旋流风出口截面积但可以无级调节，而且对燃料的搭配比例、喷射速度和旋流数等优化设计，既具有混合充分、燃尽率高，也具总体调节范围宽、燃料波动和工艺适应性强的结构特特性和功能特点。

3、结合目前市场上燃烧器头部结构中的通道排布使用效果的不足，我公司在原有煤粉燃烧器的基础上研发开发出应用在回转窑中的一款适应性能强、调节范围宽、高效环保、节能的氨气、煤粉混烧型低氮燃烧器，主要针对氨燃料和煤粉燃料混烧型的回转窑工艺条件，通过设计合理的参数和工艺相匹配，将会给企业稳定生产、降低能耗、低氮环保等方面提供有力的保障。本发明将原燃烧器轴流风和旋流风固定面积的形式全新设计为可调节式，进而提升燃烧器对氨气、煤粉燃料和工艺的适应性、调节性，操作方便、使用可靠进而达到提高燃尽率、降低能耗，降低nox排放的目的。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种回转窑用氨气和煤粉混烧型低氮燃烧器，包括引火气以及由内向外依次同轴并密封套设在所述引火气出口端外部的中心风管、旋流风管、煤粉管、氨气管和轴流风管，所述中心风管、旋流风管、轴流风管均通过管道与助燃风入口连通；

2、所述轴流风管内侧壁与所述氨气管外侧壁之间构成轴流风通道，所述轴流风管对应所述引火气出口端的一端内壁与所述氨气管外壁之间密封设有一斜方槽钝体，所述钝体上沿其周向等间距间隔设有多个轴向贯穿的分散型的间断性方槽，即第一楔块其并与所述轴流风管内壁相连的通风口；

3、所述氨气管外壁上对应每个所述通风口的位置均沿其轴向设有第一楔块，所述第一楔块为斜面向所述氨气管对应所述引火气出口端的一端倾斜的三棱台，所述氨气管外壁上套设有与所述轴流风管另一端连接的第二膨胀节调节装置，所述第二膨胀节调节装置可带动所述氨气管相对于所述轴流风管相对氨气管轴向移动，并带动所述第一楔块移动调节所述通风口的大小；

4、所述中心风管的外侧壁与所述旋流风管内侧壁形成旋流风通道，所述中心风管对应所述引火气出口端的一端设有旋流风内筒体，所述旋流风内筒体外侧环设有多个与轴向同向的旋流槽，所述旋流槽与所述旋流风管内侧壁形成旋流风口，所述旋流槽沿其对应所述引火气出口端的一端到另一端槽深逐渐增加；所述中心风管外壁上套设有与所述旋流风管另一端连接的第一膨胀节调节装置，所述第一膨胀节调节装置可带动所述中心风管相对于所述旋流风管轴向移动，并带动所述旋流风内筒体移动并调节旋流风口的大小。

5、进一步地，所述轴流风管对应所述引火气出口端的一端的内侧壁上设有第三楔块，所述第二楔块上设有与所述第三楔块斜面平行的斜面，所述第二楔块的斜面与所第三楔块的斜面之间形成向上倾斜的喇叭状通风通道，外力作用下所述第一膨胀节调节装置可带动所述中心风管在所述旋流风管轴向移动，并带动所述第二楔块与所述第三楔块相对移动来调节所述通风口的大小。

6、进一步地，所述旋流槽的两侧槽壁厚度沿所述旋流风管对应所述引火气出口端的一端到另一端的方向逐步缩小，进而使所述旋流槽的槽宽逐步增加。

7、发明与现有技术相比的优点在于：

8、本发明将氨气燃料设置在煤粉通道的外侧，将旋流风通道设置在煤粉通道的内侧，且通过第二膨胀节调节装置可随时改变旋流风出口截面积，进而得到可控旋流风速度；同时处于氨气通道外侧的轴流风通道也可以通过第一膨胀节调节装置可随时改变轴流风出口截面积，得到可控的轴流风速度，结合助燃风量的整体调控，可以达到煤粉受旋流风气流的扩散充分，混合均匀，燃烧速度快，火焰稳定的效果；同时根据氨气燃料的特性，设置旋流叶片加强氨气与轴流风的混合，以及与轴流风卷吸进来的二次热风充分燃烧，由于各出口面积可调节，实施对火焰形状的灵活无级调节控制，最大限度地适应氨气、煤粉燃料和工况的波动，增加氨气搭配燃烧的比例和回转窑系统的稳定性、适应性以及提高产品质量和降低能耗，降低co2和nox排放。且本发明的结构合理，操作更加方便。

技术特征：

1.一种回转窑用氨气和煤粉混烧型低氮燃烧器，包括引火气(1)以及由内向外依次同轴并密封套设在所述引火气(1)出口端外部的中心风管(2)、旋流风管(3)、煤粉管(4)、氨气管(5)和轴流风管(6)，所述中心风管(2)、旋流风管(3)、轴流风管(6)均通过管道与助燃风入口(61)连通；

2.根据权利要求1所述的一种回转窑用氨气和煤粉混烧型低氮燃烧器，其特征在于：所述轴流风管(6)对应所述引火气(1)出口端的一端的内侧壁上设有第三楔块(24)，所述第二楔块(21)上设有与所述第三楔块(24)斜面平行的斜面，所述第二楔块(21)的斜面与所第三楔块(24)的斜面之间形成向上倾斜的喇叭状通风通道，外力作用下所述第一膨胀节调节装置(9)可带动所述中心风管(2)在所述旋流风管(3)轴向移动，并带动所述第二楔块(21)与所述第三楔块(24)相对移动来调节所述通风口(23)的大小。

3.根据权利要求2所述的一种回转窑用氨气和煤粉混烧型低氮燃烧器，其特征在于：所述旋流槽(22)的两侧槽壁厚度沿所述旋流风管(3)对应所述引火气(1)出口端的一端到另一端的方向逐步缩小，进而使所述旋流槽(22)的槽宽逐步增加。

4.根据权利要求3所述的一种回转窑用氨气和煤粉混烧型低氮燃烧器，其特征在于：所述第一膨胀节调节装置(9)和所述第二膨胀节调节装置(10)均包括轴向设置有两个调节螺杆(52)，所述第一膨胀节调节装置(9)和所述第二膨胀节调节装置(10)两端的法兰上设有多个与所述调节螺杆(52)对应的通孔，所述调节螺杆(52)的两端分别穿过所对应的通孔，所述调节螺杆(52)端部设有外螺纹，并通过与所述调节螺杆(52)匹配的调节螺母连接在第一膨胀节调节装置(9)和所述第二膨胀节调节装置(10)两端连接块上，在外力作下调整所述调节螺杆(52)两端端部调节螺母相互靠近或远离，使所述第一膨胀节调节装置(9)和所述第二膨胀节调节装置(10)两端端部轴向移动。

5.根据权利要求4所述的一种回转窑用氨气和煤粉混烧型低氮燃烧器，其特征在于：所述第一膨胀节调节装置(9)和所述第二膨胀节调节装置(10)中的波纹补偿器上轴向设置有测量所述波纹补偿器轴向伸长或缩短距离的标尺(16)，标尺(16)的一端连接在波纹补偿器的一端端部的法兰上，另一端沿轴向延伸至波纹补偿器中部，波纹补偿器的另一端设有一指示杆，指示杆的另一端向波纹补偿器的中部延伸，并与标尺(16)平行，指示杆向波纹补偿器中部延伸的端部设有指针，指针指向标尺(16)上的刻度线；所述氨气管(5)内侧壁与所述煤粉管(4)外侧壁之间形成氨气通道，所述氨气通道内设有螺旋切向叶片(17)，所述煤粉管(4)内侧壁与所述旋流风管(3)外侧壁之间形成煤粉通道，所述煤粉通道内设有耐磨支撑片(18)。

6.根据权利要求5所述的一种回转窑用氨气和煤粉混烧型低氮燃烧器，其特征在于：所述中心风管(2)内侧壁与所述引火气管(1)外侧壁之间形成中心风通道，所述中心风道出口设有稳焰器(25)，稳焰器(25)上均布分布着多个圆形孔(26)，以加强火焰的稳定性、冷却头部及中心补氧的作用。

7.根据权利要6所述的一种回转窑用氨气和煤粉混烧型低氮燃烧器，其特征在于：所述引火气管(1)内侧壁与所述点火棒套管(18)外侧壁之间形成引火气通道，所述引火气通道出口设有引火气旋流器(20)，引火气旋流器(20)上设有四个螺旋叶片(27)，以加强引火气点火的可靠性及与中心风的混合性，最终形成稳定的引火气火焰。

8.根据权利要求7所述的一种回转窑用氨气和煤粉混烧型低氮燃烧器，其特征在于：所述引火气管套管(18)内部安装有点火棒(19)，点火棒可以前后移动，在点完引火气后，可以抽出远离端面一段距离，防止被高温烧损点火针(28)。

9.根据权利要求8所述的一种回转窑用氨气和煤粉混烧型低氮燃烧器，其特征在于：所述中心风管(2)、旋流风管(3)、轴流风管(6)与助燃风进风口(61)连接的管道上分别设有调节各自对应管道风速的轴流风管风速调节阀(63)、旋流风管风速调节阀(64)、中心风管风速调节阀(65)。

10.根据权利要求1至9任一项所述的一种回转窑用氨气和煤粉混烧型低氮燃烧器，其特征在于：所述中心风管(2)、旋流风管(3)、氨气管(5)和轴流风管(6)上均设有压力表(31)。

技术总结
本发明公开了一种回转窑用氨气和煤粉混烧型低氮燃烧器，具体为燃烧器领域，包括引火气以及由内向外依次同轴并密封套设在所述引火气出口端外部的中心风管、旋流风管、煤粉管、氨气管和轴流风管，所述中心风管、旋流风管、轴流风管均通过管道与助燃风入口连通；所述轴流风管内侧壁与所述氨气管外侧壁之间构成轴流风通道，所述轴流风管对应所述引火气出口端的一端内壁与所述氨气管外壁之间密封设有一斜方槽钝体，所述钝体上沿其周向等间距间隔设有多个轴向贯穿的分散型的间断性方槽，即第一楔块其并与所述轴流风管内壁相连的通风口；本发明结构简单，调节灵活方便，工艺适应性强，对氨气、煤粉混烧燃烧效率高，降低了回转窑氮氧化物的排放。

技术研发人员：王卫东
受保护的技术使用者：湖北锐焱机电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/19