一种球团回转窑的低氮燃烧装置及方法与流程

本发明属于回转窑节能减排技术领域，具体涉及一种球团回转窑的低氮燃烧装置及方法。

背景技术：

随着工业化nox排放污染的日趋严重，国家加大对nox排放的控制力度。现有球团生产线采用链蓖机—回转窑—环冷机—脱硫塔生产工艺，燃料以转炉煤气为主、焦炉煤气为辅，而脱硫采用生石灰法。经脱硫塔在线气体分析仪测量，正常生产情况下尾气nox浓度在260-300mg/m³。并且使用的转炉煤气压力波动比较大，作为补充热源的焦炉煤气压力波动也比较大，造成回转窑系统温度不稳定，各种风量变化较大。在nox超高时只能采取降温减产的办法，影响了生产的顺利进行。如果不采取有效措施降低nox，将会马上面临环保部门勒令停产的处罚。

影响nox浓度的因素主要有以下几个方面：1.原燃烧器存在的问题：目前使用的转炉煤气使用原来的高炉煤气通道时，由于原高炉煤气通道截面积小，容易造成流量偏小，热值不足：在转炉煤气压力低时，还需要补充2000m³/h左右的焦炉煤气。而nox主要产生在火焰的高温区，在温度达到1300℃时，nox浓度呈指数次方上升，焦炉煤气的高热值火焰区是nox产生的主要区域。

2.由于窑体尾部与链篦机之间的连接处存在较大的高度差，回转窑内的热风在通往链篦机对生球进行预热时，风速不畅，热量分配不合理，为保证链篦机预热效果需将窑内温度升高，并加大抽风量，这也进一步造成了窑内温度过高。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种球团回转窑的低氮燃烧装置及方法，从源头上降低球团尾气中nox的浓度，使nox达到排放标准。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种球团回转窑的低氮燃烧装置，包括回转窑窑体及链篦机，还包括一个设置在回转窑窑体上的回转窑四通道燃烧器，所述回转窑四通道燃烧器的四个通道分别流通中心风、轴流风、转炉煤气及焦炉煤气；所述回转窑四通道燃烧器包括设置在中间位置的圆柱体；圆柱体的中心设置有用于流通中心风的大孔径圆筒，周围均布有多个用于流通轴流风的小孔径圆筒；圆柱体外设置有与圆柱体同轴的用于流通转炉煤气的第一圆筒；第一圆筒外设置有与第一圆筒同轴的用于流通焦炉煤气的第二圆筒。

本发明技术方案的进一步改进在于：第二圆筒的筒壁设置有均布的空心长方体风道。

本发明技术方案的进一步改进在于：第一圆筒与圆柱体之间设置有第一风叶，第二圆筒与第一圆筒之间设置有第二风叶。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述回转窑四通道燃烧器的通道内径为φ780mm。

本发明技术方案的进一步改进在于：分别流通中心风、轴流风、转炉煤气及焦炉煤气的四个风道大孔径圆筒、圆柱体、第一圆筒及第二圆筒依次向外侧递进有一段延伸区，延伸区方向与沿风喷出方向一致。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述回转窑四通道燃烧器的底部外设置有与自身平行的风管，风管上设置有两个手动蝶阀，分别与第二圆筒及大孔径圆筒的延伸区连通。

一种球团回转窑的低氮燃烧方法，利用回转窑四通道燃烧器，调整空燃比，延长火焰长度至回转窑中，分段控制助燃风在窑内的助燃过程，抑制减少nox生成。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述调整空燃比为助燃空气逐渐混入煤气射流,控制燃烧器区域燃料与助燃空气的混合过程,延长燃烧发生时间。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明提供的一种球团回转窑的低氮燃烧装置的回转窑四通道燃烧器通过调整燃烧器中心风、轴流风的比例，实现使喷入的转炉煤气和焦炉煤气的火焰在高压中心风的带动下下能够向前延长到窑中位置，使窑内高温区向窑中延长2-3米左右；轴流风外壁的延长可以形成延长气流，拉长燃烧过程，保持火焰近似“毛笔头”的形状，避免集中燃烧产生局部高温，使燃烧热量均匀分布，以尽量减少火焰高温区域热力型nox的生成。助燃二次风旋流控制减少助燃二次风用量，使二次燃烧区域内形成缺氧环境，抑制nox的进一步生成。通过温度场模拟合理设计燃烧器风道，分级控制助燃风风量，控制合理的空燃比，保证较高的燃烧效率，减少过量的空气进入窑中，可以降低20%左右的nox，进一步抑制了nox在窑内的生成。上述各种措施使回转窑内高温区降低了50℃，节约了能耗，有效地抑制了nox的生成。

本发明提供的一种球团回转窑的低氮燃烧装置，通过回转窑四通道燃烧器的使用，增大转炉煤气的通道面积，转炉煤气流量达到7000-8000m³/h，比原来增加了1000m³/h左右；焦炉煤气使用量降低，比原来减少了500m³/h左右，把容易产生局部高温的焦炉煤气用量控制在最低；增加的第一风叶及第二风叶使焦炉与转炉煤气从出口处就可混合，改变原来的火焰形状，火焰截面积增大，分散燃烧，避免局域内热值过高的焦炉煤气集中燃烧产生过多的热力型nox，窑内火焰高温区温度从1430℃降低到1380℃左右。

本发明提供的一种球团回转窑的低氮燃烧方法，从燃烧的源头上控制了燃烧的过程，热量得到合理分布，减少火焰高温区域热力型nox的生成,同时又控制合理的空燃比，保证较高的燃烧效率。球团窑尾废气nox的含量降低到50mg/m³左右，降低了废气处理成本，降低了对环境的污染。

附图说明

图1是本发明提供的球团回转窑的低氮燃烧装置的回转窑四通道燃烧器的结构示意图；

图2是本发明提供的球团回转窑的低氮燃烧装置的回转窑四通道燃烧器的截面图；

图3是本发明提供的球团回转窑的低氮燃烧装置的回转窑四通道燃烧器的侧视图；

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，10、手动蝶阀，11、风管。

具体实施方式

nox的形成与燃烧温度和燃烧条件密切相关，可以通过对燃烧器的改造，空燃比的调整，设置分段辅助热源，实现整体系统分段燃烧，从燃烧源头减少nox的产生。下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

结合附图1本发明提供的球团回转窑的低氮燃烧装置的回转窑四通道燃烧器的结构示意图及附图2是本发明提供的球团回转窑的低氮燃烧装置的回转窑四通道燃烧器的截面图所示，一种球团回转窑的低氮燃烧装置，包括回转窑窑体及链篦机，还包括一个设置在回转窑窑体上的回转窑四通道燃烧器。所述回转窑四通道燃烧器的四个通道分别流通中心风、轴流风、转炉煤气及焦炉煤气。

所述回转窑四通道燃烧器包括设置在中间位置的圆柱体1；圆柱体1的中心设置有用于流通中心风的大孔径圆筒7，周围均布有多个用于流通轴流风的小孔径圆筒8；圆柱体1外设置有与圆柱体1同轴的用于流通转炉煤气的第一圆筒2；第一圆筒2外设置有与第一圆筒2同轴的用于流通焦炉煤气的第二圆筒4。第二圆筒4的筒壁设置有均布的空心长方体风道6。第一圆筒2与圆柱体1之间设置有第一风叶3，第二圆筒4与第一圆筒2之间设置有第二风叶5。在本发明提供的实施例中，所述回转窑四通道燃烧器的通道内径为φ780mm。

进一步地，分别流通中心风、轴流风、转炉煤气及焦炉煤气的四个风道大孔径圆筒7、圆柱体1、第一圆筒2及第二圆筒4依次向外侧递进有一段延伸区，延伸区方向与沿风喷出方向一致。

结合附图3本发明提供的球团回转窑的低氮燃烧装置的回转窑四通道燃烧器的侧视图，所述回转窑四通道燃烧器的底部外设置有与自身平行的风管11，风管11上设置有两个手动蝶阀10，分别与第二圆筒4及大孔径圆筒7的延伸区连通。

具体的，φ780mm的回转窑四通道燃烧器降低了一次风通道面积，增大了中心风、轴流风即一次风的压力；轴流风的通道外壁还包括一段延伸区，延伸区为轴流风通道的外壁沿风喷出方向上的一段延伸。窑头二次风进口缩小20%，在燃烧器出口实现助燃空气逐渐混入煤气射流,控制燃烧器区域燃料与助燃空气的混合过程,延长燃烧发生时间。通过热力学仿真进行合理的结构设计,控制燃烧器喉部燃料和空气的动量以及各射流的流动方向，可有效抑制nox的生成。

进一步地，燃料与空气(一次风)混合物和回流的二次风形成初燃烧区，由于二次风的旋流作用，形成一个回流区,加热并使一次风着火，挥发分和含氮组分的大部分在此区中析出,但因处于欠氧和高co、cmhn浓度之中，限制了含氮组分向nox的转换。二次风ⅱ从初始燃烧区的外部混入，形成燃尽区域，在此二次燃烧区域内，未燃尽的燃料完成其缓慢的燃尽过程，低氧浓度也能抑制nox的生成。

一种球团回转窑的低氮燃烧方法；利用球团回转窑的低氮燃烧装置的回转窑四通道燃烧器及回转窑、链篦机。利用回转窑四通道燃烧器，调整空燃比，延长火焰长度至回转窑中，通过分段辅助热源分级控制助燃风在窑内的助燃过程，抑制减少nox生成。所述调整空燃比为助燃空气逐渐混入煤气射流,控制燃烧器区域燃料与助燃空气的混合过程,延长燃烧发生时间。

具体的，在链篦机机头面板上安装了2个ф125㎜的焦炉煤气烧嘴，铺设煤气管道，安装调节阀、盲板阀，将焦炉煤气引到链篦机机头，利用窑尾溜槽冷却风机配加助燃风。在本发明提供的实施例中，该烧嘴能够为链篦机提供200-1200m³/h的焦炉煤气。

本发明中链篦机机头面板处增加分段辅助燃烧烧嘴，为链篦机预热、干燥段提供了200-1200m³/h的焦炉煤气的热值，能有效的提高链篦机干燥预热效果，间接降低回转窑内煅烧段局部高温，合理补充、利用热量。这一改造在满足生产、保证设备正常运转的同时，链篦机的1#烟罩温度由提高了80℃，窑内煅烧带温度从1320℃降低了1270℃左右，从而减少了nox的产生。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。