将燃料引入到窑炉内的方法和烧嘴技术

本发明专利技术提供一种方法和烧嘴，用来将固态、液态或气态燃料引入到窑炉如制造水泥熟料或类似产品用的转窑的燃烧区内。其中燃料被导引通过基本上为同心的管道（１、６），而一次空气被导引通过两个类似的同心且成环状布置在燃料管道周围的管道（８、９），在其中一个空气管道（９）内的空气沿轴向流动，而在第二空气管道内的空气则环绕烧嘴的中心轴线旋转，这两部分一次空气各可被单独控制。烧嘴的特点为两个一次空气流以较低的速度在一集合管（１５）内混合成一个一次空气流，接着被加速到一个所需的较高速度，然后通过环状喷嘴喷入到窑炉内。这样便可以操作上可靠的方式和极小的压力损失。获得燃料和空气的有效混合，并且火焰形状可以适合所需的最佳状态。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种方法(下面提到方法时就是指这里说明的这一种方法)可用来将固态、液态或气态燃料引入到窑炉如制造水泥熟料或类似产品用的转窑的燃烧区内，该方法系将燃料通过管道输入，并将一次空气通过至少两根环状管道输入，这两根管道基本上与燃料管道同心并包围着燃料管道，其中一根空气管道的那部分空气基本上沿轴向流动，而在第二根空气管道内的那部分空气具有一个环绕烧嘴中心轴线旋转的运动分量，在这两部分空气内的一次空气量可单独被控制。本专利技术还涉及一种烧嘴以便用来实现本专利技术的方法。用于这种目的的烧嘴是人们所熟知的。最初它们只是由一根单独的管子构成，通过该管将粉碎的煤粉和空气的混合物喷入到窑炉的燃烧区内。后来烧嘴改进设计，引入一些新的特征如增添管道用来引入其他型式的液态或气态燃料。另外，大多数的现代烧嘴具有一根或数根分开的管道用来喷射空气，因此只有少量一次空气与粉煤一起喷射。将旋转运动施加到某些被喷射的空气上，使我们在较大程度上能够控制窑炉内火焰的形状。上述这种烧嘴的一个例子曾在EP-B-0421903中说明。这个已知的烧嘴具有一根或数根引入燃料用的管道被两根喷射一次空气用的管道包围着。其中在里面的一根空气管道的形状喷嘴口设有斜叶片能使空气作旋转运动。而在外面的一根管道内空气基本上沿轴向被输送并喷射。这两根管道的喷嘴截面积是可调的，只要沿轴向相互相对地调节这两根管道即可，并且在这两根管道内的那部分一次空气也都可单独被调节。采用这种烧嘴，由于能调节一次空气的流率和速度以及它被施加旋转运动的量，因此也能使火焰形状变化。但这种烧嘴的缺点是，一次空气是通过两个分开的环状喷嘴喷入的，因此造成较高的压力损失，并且一次空气与燃料在燃烧区内的混合效果较差。上述这种烧嘴的第二个例子曾在EP-A-0650012中说明。这个已知的烧嘴也具有一根或数根引入燃料用的管道被一根单独的一次空气管道包围着，该空气管道将一次空气排放到环状喷嘴。在该环状喷嘴的紧前面，空气被引导通过多个柔性管，这些柔性管通过一个机构的作用能向侧边弯曲，从而使空气旋转。空气的旋转、于是火焰的形状因此都能变化，只要改变柔性管弯曲的角度并改变一次空气的量即可。将所有一次空气只通过一个喷嘴输送的优点是，可减少压力损失并确保空气和燃料较有效地混合，因此能得到一个较稳定的火焰。但这种烧嘴的缺点是，具有柔性管的系统需有一较复杂的调节机构，而该机构在所需操作环境内又很容易损坏。本专利技术的目的是要提供一种方法和烧嘴，以便能确保燃料和空气的有效混合而只有极小的压力损失，并且可以改变火焰的形状，同时考虑到在旋转窑炉的燃烧区内施加在烧嘴上的热力和机械的高载荷，结构须有一定程度的坚固性，以资确保有一合理的使用寿命。这个目的是通过这里说明的那种方法来达到的，其特征在于，一次空气的两部分是在较低的速度下在一集合管内混合成为单一混合的一次空气流，接着该空气流被加速到所需的较高排放速度。本专利技术还包括一个烧嘴以便用来将固态、液态或气态燃料引入到一个窑炉如制造水泥熟料或类似产品用的旋转窑炉的燃烧区内，该烧嘴具有输送燃料的管道和至少两根基本上与它同心并包围着它的输送一次空气的管道，其中一根空气管道的那部分空气沿轴向流动，而第二根空气管道内的那部分空气则环绕烧嘴的中心轴线旋转而流动，并设有装置可单独控制各该管道内的那部分一次空气量；其特征在于，两根一次空气管道内的空气被排放到一根联合的环状集合管内，以便用该管将混合的一次空气送到环状喷嘴上，并且该集合管内的流动截面积在空气沿轴向运动的方向上逐渐递减。这样我们就得到一种方法和烧嘴，利用该方法和烧嘴，可以确保用操作上可靠的方式使燃料和空气有效地混合而只有极小的压力损失，并且火焰形状还能适宜地达到所需最佳形状，这是因为一次空气的两个支气流在没有喷入到窑炉内之前已在较低的速度下混合成为一条空气流，接着在较高的速度下通过一个喷嘴喷入，其时一次空气的旋转程度可通过改变两个一次空气流的相关量来变化，而所有必需的控制装置都可用立即可以触摸到的方式安装在窑炉燃烧区的外侧。这样那些要承受热载荷的烧嘴零部件就可按简单而坚固的设计制备。从两个一次空气流混合的地方到环状喷嘴的集合管的流动截面积最好按5到12的系数递减使混合的一次空气流的速度被一同等的系数加速。在一特别适用于制造水泥的旋转窑炉中应用的按照本专利技术的烧嘴的特优实施例中，一次空气管道和控制装置最好这样安排使一次空气管道内的轴向流动速度在20到25m/s的范围之间，而集合管被这样安排使混合后的一次空气流的流动速度被加速到160和200m/s的范围内。集合管可按任何一种实用的方式设计，只要能得到相应于上述的加速即可。但集合管最好由两个同心的环状元件构成，其中最外面的元件的形状为一截圆锥体，在流动的方向上收敛，其相对于烧嘴中心轴线的倾斜角α在30°到60°之间，而在最里面的环状元件基本上与烧嘴的中心轴线平行。但集合管也可能用其他形状。最里面的环状元件的形状也可以是一个在流动方向上收敛的截圆锥体，如果是这样，最里面的环状元件的倾斜角必须比在最外面的环状元件的倾斜角小得多。在第二空气管道内空气可用各种不同的方式使它环绕烧嘴的中心轴线旋转，特别是利用可在角度上转动的小管，如前所述。但最好采用多个斜叶片，将它们插置在第二空气管道内管道排放点的紧上游处来使空气旋转。环状喷嘴的设计应使压力损失尽可能地小，它还可由两个同心的环状元件构成，其中至少有一个的形状为截圆锥体，使喷嘴的截面积能够通过两个元件相互相对的轴向位移来改变。下面本专利技术将结合概略的附图进一步详细说明。附图说明图1a为按照本专利技术的烧嘴的第一实施例的前段的剖视图；图1b为同一烧嘴的前视图；图2a、2b、2c和2d分别为具有可变截面积的一次空气喷嘴的各个不同的、可替代的实施例；图3a为按照本专利技术的烧嘴的第二实施例的前段的剖视图；及图3b为同一烧嘴的前视图。图1a和1b中的烧嘴是供复合燃烧油和粉煤用的，它具有一根保护管2，其内插置着一个分开的吹管1用来导入并雾化燃料油。在保护管2的周围同心地布置着两根管子3和4，在这两根管子之间形成一个环状通道6可用来导引并喷入粉煤和空气的混合物。为了使燃油烧嘴1冷却并使它没有灰尘，可将一次空气总量中的一小部分导引并喷入到内管3和保护管2之间的空间内。除了保护管2以外，还可能在内管3内插入一根或数根管子以便引入补充的、可替代的燃料。在管2、3和4周围还同心地布置着一根空气管5，该管与煤管4联合形成一条环状通道8以便用来导引某些被称为旋转空气的一次空气。有多个斜叶片10配装在管道8的排放端为的是使旋转空气进行旋转运动。在管子5的周围同心地配装着烧嘴管7，该管与径向的空气管5联合形成一条环状通道9以便用来导引被称为轴向空气的一次空气的其余部分。由于在燃烧区内的温度非常高，在烧嘴管7的外侧设有陶瓷的耐火衬套11。按照本发专利技术一次空气管道8和9排放到一个联合的环状集合管15内。在所示的实施例中，集合管设在管4和一圆锥形的环状元件7a之间，该元件被连接到烧嘴管7上。在集合管15中，两支一次空气流被混合成一条空气流，而该空气流由于集合管的设计，先被加速，然后再通过环状喷嘴口14被喷射到窑炉的燃烧区内。喷嘴口14设于固定在环状元件7a上的外喷嘴环12和固定在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，可用来将固态、液态或气态燃料引入到窑炉如制造水泥熟料或类似产品用的转窑的燃烧区内，该方法系将燃料通过管道（１、６）输入并将一次空气通过至少两根环状管道（８、９）输入，这两根管道基本上与燃料管道同心并包围着燃料管道，其中一根空气管道（９）的那部分空气基本上沿轴向流动，而在第二根空气管道（８）内的那部分空气具有一个环绕烧嘴中心轴线旋转的转动分量，在这两个部分内的一次空气量各可单独被控制，其特征在于，一次空气的两个部分是在较低的速度下在一集合管（１５）内混合成为单一混合的一次空气流，接着该空气流被加速到所需的较高排放速度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伊布奥尔森，
申请(专利权)人：弗尔斯米德恩公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]