一种悬浮焙烧炉分级燃烧系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种悬浮焙烧炉分级燃烧系统，属于焙烧领域。它包括主焙烧炉PO4、主燃烧管、助燃气管、一级燃烧器和二级燃烧器，所述主焙烧炉PO4、所述主燃烧管、所述助燃气管依次连通，所述的一级燃烧器与所述主燃烧管底部连通，所述一级燃烧器的中心轴线与所述主燃烧管的中心轴线重合，所述的二级燃烧器沿周向设置在所述主燃烧管上且与所述主燃烧管连通。它解决了现有悬浮焙烧炉存在的燃气和助燃气混合不充分导致燃料燃烧不充分、燃料利用率低、高温污染物生成量大的问题以及落料导致燃烧器熄火、燃烧系统不稳定的问题，具有高效、稳定、低污染物排放量少的特点。

A classification combustion system of suspended calciner

The utility model discloses a classification combustion system for a suspended calciner, which belongs to the field of calcination. It includes the main PO4, the main combustion furnace tube, pipe, a combustion burner and burner two, wherein the main furnace PO4, the main combustion pipe, the combustion tube are connected, the level of the burner and the main combustion pipe communicated with the bottom of the central axis, the primary burner and the main axes of the combustion tube, the two level of the burner is arranged along the circumference of the main combustion pipe and the pipe is communicated with the main combustion. It solves the existing suspension roaster gas and auxiliary gas mixed inadequate fuel combustion is not sufficient, the fuel utilization rate is low, high temperature to generate large amount of pollutants and blanking cause burner flameout, combustion instability problem of the system, has the advantages of high efficiency, low stability, low pollutant emission.

【技术实现步骤摘要】
一种悬浮焙烧炉分级燃烧系统
本技术属于焙烧领域，更具体地说，涉及一种悬浮焙烧炉分级燃烧系统。
技术介绍
悬浮焙烧炉在铝行业中主要用于氢氧化铝的焙烧，其目的是脱除氢氧化铝中的结晶水和化合水，同时完成晶相转变，生成适合电解铝使用的α-氧化铝。近年来，悬浮焙烧炉以产量高、能耗低的优势，在铝行业中得到了快速推广和应用，已成为铝行业中氧化铝焙烧的主要炉型。然而，随着能源和环保形势的日趋严峻，悬浮焙烧炉在生产过程中高污染以及燃料利用率不高的缺点也逐步凸显。悬浮焙烧炉使用的燃料主要有天然气、高炉煤气、发生炉煤气等气体燃料，现有燃烧系统大都在PO4底部燃烧室直段设置两层燃烧器，这种布置方式由于燃烧器布置过于密集且布置形式不合理，导致局部富氧，燃料燃烧的能量过于集中，燃烧温度过高，因而容易产生大量氮氧化物等高温污染物；另一方面，由于燃料与空气混好效果不好，燃料利用率偏低；此外，上层燃烧器受进料颗粒的影响，运行过程中容易熄火，燃烧系统需要长明灯维持运行。燃烧系统的此种现状造成悬浮焙烧炉存在燃料燃烧不充分、高温污染物生成量大、燃烧系统不稳定的不足。中国专利技术专利，公开号：CN105485670A，公开日：2016年4月13日，公开了一种氧化铝厂气态悬浮焙烧炉的优化燃烧方法和专用设备，该设备包括主焙烧炉PO4、氢氧化铝进口、主燃烧管、预热燃烧管、助燃空气管、主燃烧器、预热燃烧器和旋风冷却器CO1，具体结构如下：在主焙烧炉PO4底部至旋风冷却器CO1顶部出口之间通过S形管路连通，该S形管路上依次设置主燃烧管、预热燃烧管、助燃空气管，主燃烧管上设置主燃烧器，预热燃烧管上设置预热燃烧器；助燃空气管的一端与旋风冷却器CO1顶部出口相通，助燃空气管的另一端与预热燃烧管的进口端相通；预热燃烧管的出口端与主燃烧管的进口端连通，主燃烧管的出口端与主焙烧炉PO4的进口端连通，主焙烧炉PO4上设置氢氧化铝进口。助燃空气管为平底倒U形管，预热燃烧管为弯折结构的V形管，V形管的两边对称设置两级预热燃烧器，形成四级预热燃烧器，采用V形管和四级预热燃烧器，使燃气与助燃空气充分混合，通过逐级分阶段加热保证助燃空气从700℃～800℃达到设定的900℃～1000℃，并且使烟气量增加，以充分稀释助燃空气中的氧体积浓度2％～10％。该专利技术主焙烧炉PO4内燃烧区域分布均匀广泛，并且烟气中的氮氧化合物和一氧化碳等有害物质排放量降低。其不足之处是：(1)预热燃烧器垂直布置在预热管上时，气体沿着预热管轴线方向上的动量小，因而冲击力小，不能深入到主焙烧炉PO4中与固体颗粒接触；(2)固体颗粒经下料管进入主焙烧炉PO4后落料过程中，易导致燃烧器灭火；(3)燃气通过主燃烧器和预热燃烧器进入管道后，仅仅能够对流动的柱状空气的边缘部分造成扰动，发生空气和燃气的混合，而并不能深入到中心部分，因而，燃气和空气的混合不充分，发生局部富氧、局部富燃料的现象，一方面导致燃料燃烧不充分，另一方面导致局部高温进而产生大量的氮氧化物等高温污染物。
技术实现思路
1、要解决的问题针对现有悬浮焙烧炉燃烧过程中存在燃料燃烧不充分、高温污染物生成量大的问题，本技术提供一种悬浮焙烧炉分级燃烧系统。它通过合理的燃料分级布置，能够实现助燃气和燃气的均匀混合，避免燃烧室出现局部高温区，有利于提高燃料燃烧效率，同时燃烧稳定、温度均匀，高温污染物生成量少。2、技术方案为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。一种悬浮焙烧炉分级燃烧系统，包括主焙烧炉PO4、主燃烧管、助燃气管、一级燃烧器和二级燃烧器，所述主焙烧炉PO4、所述主燃烧管、所述助燃气管依次连通，所述的一级燃烧器与所述主燃烧管底部连通，所述一级燃烧器的中心轴线与所述主燃烧管的中心轴线重合，所述的二级燃烧器沿周向设置在所述主燃烧管上且与所述主燃烧管连通。进一步地，所述二级燃烧器的中心轴线与所述主燃烧管的中心轴线垂直。进一步地，所述二级燃烧器的数量至少为两个，且均匀设置在所述主燃烧管外壁上，所述二级燃烧器出口射流方向形成切圆，喷射出的燃气在所述主燃烧管内形成旋转流动。进一步地，所述助燃气管为弯曲型。进一步地，所述助燃气管为V型、U型或S型。进一步地，还包括下料管和三级燃烧器，所述下料管设置在所述主焙烧炉PO4的外壁上且与所述主焙烧炉PO4连通，所述三级燃烧器出口向上倾斜的设置在所述主焙烧炉PO4的外壁上且与所述主焙烧炉PO4连通，所述下料管的正下方至少设有一个所述的三级燃烧器。进一步地，所述主焙烧炉PO4的底部为渐扩反应段，所述渐扩反应段与所述主燃烧管连通，所述三级燃烧器设置在所述渐扩反应段的外壁上。进一步地，所述三级燃烧器的中心轴线与水平方向的夹角α为20°～70°。一种悬浮焙烧炉分级燃烧系统的应用，包括以下步骤：A、构建所述的悬浮焙烧炉分级燃烧系统；B、关闭下料管，打开助燃气管通入助燃气，打开点火装置；C、当点火装置运行稳定后，打开一级燃烧器、二级燃烧器和三级燃烧器通入燃气，此时，燃气和助燃气在燃烧系统内形成分级燃烧，燃烧形成的高温烟气随气流进入主焙烧炉PO4内；其中，一级燃烧：通过一级燃烧器喷入的燃气，在主燃烧管内形成高速射流型流场，燃气射流深入到主燃烧管内的助燃气主气流中心，与主气流中心的助燃气边混合边燃烧；二级燃烧：通过二级燃烧器喷入的燃气，从边缘进入主燃烧管内的助燃气主气流，与边缘的助燃气充分混合并进行燃烧反应；D、待主焙烧炉PO4内的温度达到设定值时，打开下料管，通过三级燃烧器喷出的燃气射流将通过下料管进入主焙烧炉PO4内的物料打散，分散开的物料在主焙烧炉PO4内与高温烟气混合进行焙烧反应。进一步地，所述一级燃烧器中通入总燃气量的30％-35％，且所述一级燃烧器出口射流速度大于100m/s，射流方向与助燃气流动方向相同，以保证出口燃气具有较大的动量，能深入到助燃气主流中心；所述二级燃烧器中通入总燃气量的50-55％，所述二级燃烧器出口喷射的燃气在所述主燃烧管内形成旋转撞击型流场。3、有益效果相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术提供的悬浮焙烧炉分级燃烧系统，通过一级燃烧器喷入的燃气具有较大的动量，在主燃烧管内形成高速射流型流场，从而能够快速深入到主燃烧管内的助燃气主气流中心，并随助燃气向上流动，此时主气流中心的助燃气和燃气混合效果较好；而通过沿周向布置在主燃烧管上的二级燃烧器喷入的燃气，从边缘进入助燃气主气流，与边缘的助燃气充分混合，基于以上两种布置形式的燃烧器，本系统中助燃气与燃气充分混合，燃料燃烧充分，燃料利用率高，并且也避免了燃料燃烧能量过于集中导致局部高温、氮氧化物生成量高的问题；(2)本专利技术提供的悬浮焙烧炉分级燃烧系统，二级燃烧器的中心轴线垂直于主燃烧管的中心轴线时，从二级燃烧器喷出的燃气对主燃烧管内助燃气主气流的冲击扰动最大，在主燃烧管内的停留时间也较长，因而这部分燃气与主气流边缘的助燃气混合效果也较好；(3)本专利技术提供的悬浮焙烧炉分级燃烧系统，通过在主燃烧管周向呈切圆布置的二级燃烧器喷入的燃气在主燃烧管内形成了旋转撞击式的流动，从而延长了燃气在主燃烧管的停留时间，也强化了燃气和助燃气间的扰动，促进了燃气和助燃气的混合，因而，通过二级燃烧器将燃气从边缘送入助燃气主气流促进了燃气与边缘助燃气的混合；(4)本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种悬浮焙烧炉分级燃烧系统，包括依次连通的主焙烧炉PO4、主燃烧管(4)和助燃气管(2)，其特征在于：还包括一级燃烧器(1)和二级燃烧器(3)，所述一级燃烧器(1)与所述主燃烧管(4)底部连通，所述一级燃烧器(1)的中心轴线与所述主燃烧管(4)中心轴线重合，所述的二级燃烧器(3)沿周向设置在所述主燃烧管(4)上且与所述主燃烧管(4)连通。

【技术特征摘要】
1.一种悬浮焙烧炉分级燃烧系统，包括依次连通的主焙烧炉PO4、主燃烧管(4)和助燃气管(2)，其特征在于：还包括一级燃烧器(1)和二级燃烧器(3)，所述一级燃烧器(1)与所述主燃烧管(4)底部连通，所述一级燃烧器(1)的中心轴线与所述主燃烧管(4)中心轴线重合，所述的二级燃烧器(3)沿周向设置在所述主燃烧管(4)上且与所述主燃烧管(4)连通。2.根据权利要求1所述的悬浮焙烧炉分级燃烧系统，其特征在于：所述二级燃烧器(3)的中心轴线与所述主燃烧管(4)的中心轴线垂直。3.根据权利要求1所述的悬浮焙烧炉分级燃烧系统，其特征在于：所述二级燃烧器(3)的数量至少为两个，且均匀设置在所述主燃烧管(4)外壁上，所述二级燃烧器(3)出口射流方向形成切圆。4.根据权利要求1所述的悬浮焙烧炉分级燃烧系统，其特征在于：所述助燃气管(2)为弯曲型。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡振中，秦亚杰，毕大鹏，李金超，
申请(专利权)人：安徽科达洁能股份有限公司，河南科达东大国际工程有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34