[行业技术文章]煤粉低尘燃烧技术及其应用

摘要：煤粉低尘燃烧技术对传统的煤粉液排渣旋风燃烧器作了重年夜改良，简化结构，改善流场，提高捕渣率。煤粉低尘燃烧器可向工窑炉提供含尘极低的洁净火焰，可用于燃油工窑炉进行以煤代油改造和对老式燃煤工窑炉进行技术改造，是一种运用前景广漠的洁净燃煤技术。

要害词：煤低尘燃烧窑炉

前言：我国有工窑炉约十多万台，年耗燃料约1.6亿吨标煤，其中有约四分的窑炉由于对燃烧加热的条件，如燃烧气氛、燃烧的稳定性、接连性、火焰的洁净度等有较高的要求，只能以油、气为能源。估这部门工炉、窑每一年要消耗3,000万吨的燃油或燃气。其余的工窑炉由于得不到油、气的供给，只能燃用煤炭。

现有的燃煤技术均难以知足现代工窑炉的要求。好比，当采用层燃方式时，虽可获得较洁净的火焰，但却难以获得长时间接连稳定的燃烧工况，也难以实现燃烧进程的自动控制和调理。倒焰窑、反射炉等就是燃煤层燃工炉的例子。这类炉子只能是间歇操作，热效率相当低。若采用煤粉火炬燃烧方式，虽可像燃油或燃气一样实现火焰的长时间接连稳定的燃烧，也易于实现对燃烧状态的自动控制和调理，可是其火焰和*气中却含有年夜的灰渣，这些灰渣会污染产物，梗塞窑炉或换热装备，污染情况。是以，难以在工窑炉中使用。水煤浆的使用和燃烧方式较接近于燃油，许多人试图将其运用于工窑炉上以实现以煤代油，但水煤浆仍存在灰分太高（通常是5~10），火焰洁净度不够的错误谬误。这与煤粉燃烧的错误谬误类似，此外其价格还比煤粉高得多。是以，水煤浆也不是个秀的解决法子。把煤制成煤气供给工窑炉虽可知足工加热工艺的要求，但煤气化装备投资高，经常要高出工窑炉自己的投资。同时，煤气化的能源转换率比力低，运行费用相当高，其经济性难觉得今朝我国一般工部门所接受。是以，可以说现有的燃煤技术均不能知足现代工窑炉的要求。我国的能源资本以煤为主，石油的产不能知足国平易近经济成长的需求，只能先用作石油化工工的原料和运输工具的燃料。能供工窑炉使用的燃油十分有限。我们不能像大都工化国家一样鼓动勉励工窑炉燃油燃气化。上各进步前辈工国家均不像中国这样以煤为主要能源。在这些国家中，煤基本上只用于发电。他们不成能成长工窑炉以煤代油技术。是以，我们成长洁净煤技术不能掉臂中国国情完全按国外的门路走。所以，研究一种能知足工窑炉加热工艺严酷要求的洁净燃煤技术对我国具有重年夜意义，也是中国科研人员义不容辞的责任。本文所述的“煤粉低尘燃烧技术”就是为知足这一需求而提出的一种煤洁净燃烧技术。

图一液排渣旋风燃烧器流场

（二）煤粉低尘燃烧技术


煤粉低尘燃烧技术是在液排渣旋风燃烧技术根蒂根基上成长起来的。传统的液排渣旋风燃烧器技术是使煤屑在一个具有强烈旋转回流流场的圆柱型燃烧室中进行旋风燃烧，进进燃烧室的煤粉及灰渣在旋转流场的作用下被燃烧室壁面捕集并附着在壁面熔渣层上进行附壁燃烧，较细小的煤粉则浓集在壁面四周进行悬浮燃烧。这类燃烧用具有很是高的燃烧强度，其容积热强度可达42×106KJ/。由于年夜灰渣被壁面熔渣层捕集并在高温下成液态渣除往，进进炉膛的是比力洁净的高温火焰和*气。这类燃烧方式保留了煤粉燃烧方式的点，如燃烧接连稳定、易于调理、燃烧气氛可控等，克服了煤粉燃烧火焰含灰高的错误谬误。可是传统的液排渣旋风燃烧器，非论是立式仍是卧式的，为了在燃烧室中形成强烈的旋流，其二次风均是从燃烧室的侧面切向或割向引进。这类进风方式的点一是结构简单；二是二次风具有年夜的角动，能发生年夜限度的强旋流。可是，我们经由过程对其流场的测定发现，切向进风致使燃烧室中旋转回流流场的严重畸变，極年夜地破坏了旋转流场的轴对称性，回流区缩小，旋流的回流现象年夜年夜削弱，从而缩短了煤粉在燃烧室中的停留时间。由于旋流流场的紊乱，对灰渣的离心分手作用显著削弱，年夜煤粉及灰渣短路逸出燃烧室，使得捕渣率难以提高。更成问题的是，由于二次风口开在燃烧室侧壁熔渣的流场之中，高速的二次风气流对风口处的强烈冷却作用使熔渣在该处凝聚，造成结渣，使燃烧不稳定，严重时还会梗塞风口而被迫停炉。为解决风口结渣梗塞问题，一个法子是将二次风预热到摄氏一千度以上，如TRW公司的液排渣旋风燃烧器就是这么做的。为此必需采用预燃室结构，从而使燃烧装配变得很复杂，难以在一般工窑炉上运用。


针对上述问题，我们从以下几个方面进手，进行改良：

1）改良燃烧室中的流场。流场对燃烧室中的燃烧状态起着决议性的影响。图一为传统的液排渣旋风燃烧器实测的流场轴向分速散布图。可以看出该流场对称性极差，畸变严重。图二煤粉低尘燃烧器

我们经由过程流场屡次实验，采用端面预旋进风技

术在燃烧室中形成一个完全轴对称的、完整、划定规矩的旋转回流流场（见图二）。这为合理组织燃烧、延长煤粉在燃烧室中的停留时间、避免煤粉短路逸出燃烧室、充实阐扬旋转流场的离心分手作用缔造了需要的基本条件。

2）取消燃烧室侧壁上的一切启齿，使燃烧室侧壁成为一个完整接连的圆柱面。这为液渣和煤粉的附着进行强烈的附壁燃烧并在高速旋转气流的驱动下沿螺旋轨迹逐渐向排渣口流动

提供了一个没有任何阻碍的流场。消除发生风口结渣、梗塞事故的根源。具有以上两个特征的燃烧室已完全分歧于以切向进风为特征图一液排渣旋风燃烧器流场的传统液排渣旋风燃烧器。

3）改良给煤结构，采用浓相定向的给煤结构直接把煤粉加进外层旋转气流中，使煤粉在燃烧室中具有长的运动路径，消除煤粉“短路”逸出燃烧器的机遇，从而提高了捕渣率。

4）合理的煤粉粒度控制既保证尽年夜大都煤粒子能被惯性分手附着到燃烧室壁面上进行附壁燃烧，又保证液渣到达出渣口时煤粒均已燃尽，使捕渣率及燃烧效率均年夜年夜提高，同时也节省磨煤电耗。

5）加进添加剂以调理液渣的熔点及黏度，同时由于低尘燃烧器中燃烧气氛为强还原性气氛，可抑制NOx的生成及促进CaS的形成以达脱硫目的。

经由过程上述的改良，显然这类新型的煤粉低尘燃烧技术已分歧于传统的液排渣旋风燃烧技术，其主要特点是它具有液排渣旋风燃烧器所不成能有的高捕渣率和相对简单的结构。这是一项合适我国的能源资本情况，适合我国经济技术水平的以煤代油技术。这项技术非凡适用于接连生产的年夜型燃油工窑炉的改造。据推算，使用本技术，每用煤顶替一吨燃油，可节省燃料费用人平易近币500元左右。本技术也适合于燃煤工窑炉的改造，非凡是可把间歇生产的燃煤工窑炉改造成接连生产的窑炉,从而年夜年夜提高窑炉的热效率，节能潜力庞大。

（三）结论

煤粉低尘燃烧器对传统的液排渣旋风燃烧器进行了重年夜的技术刷新，克服了其固有的错误谬误，使捕渣率年夜幅度的提高。其火焰的洁净度高于水煤浆火焰，可与重油火焰相媲美。此外，这项技术不需对煤进行非凡加工，煤种适用范围宽，经济性好。是以，这是一项在工窑炉上实现以煤代油和对老式燃煤工窑炉进行改造的极有前途的煤洁净燃烧技术。