面向骨料烘干的煤粉燃燒器結構設計與造型

摘 要：此煤粉燃燒器采用分級供風，一次直流風實現了對煤粉的輸送以及煤粉和風的混合；二次旋流風的主要作用，是對煤粉進行了加熱，從而促進了煤粉的完全燃燒；三次直流風有效地對爐壁進行了保護。防止了高溫對爐壁的侵蝕，并且降低了燃燒腔內壁面的灰渣的堆結。

關鍵詞：煤粉燃燒器；結構造型；燃燒原理；旋流強度

1 煤粉燃燒器概述

1.1 煤粉燃燒器的來源以及研究意義

目前，用于骨料烘干的燃料通常采用工業常用油。骨料烘干的成本也越來越高。我國煤炭為主要的燃料。如果骨料烘干設備采用煤粉作為燃料，會極大地降低成本，提高經濟效益。

1.2 煤粉燃燒器國內外的研究現狀

在20 世紀初期，人們普遍使用直流的燃燒器，人們沒有注意到旋流的燃燒器。與單位的四角燃燒爐膛出口煙氣溫度偏差和其他困難的問題暴露出大容量，旋流燃燒器逐漸得到重視。

1.3 煤粉燃燒器存在的問題

煤粉燃燒器加熱溫度難以控制，煤粉的傳燃燒效率低等問題，與煤粉燃燒器配套的，還需要建立一套專門的煤粉制造和輸送系統，導致設備比較復雜，并且燃燒器內部容易產生灰渣，附著在燃燒殼體內壁上難以清除。與此同時，煤粉燃燒器還存在一個問題，那就是煤粉的完全充分燃燒與氮氧化物生產量之間的矛盾。

2 煤粉燃燒器工作原理及總體結構

2.1 煤粉燃燒器的工作原理

煤粉燃燒器啟動以后，點火槍自動到位，系統自動調壓，供油系統開始通過輸油管供油，自動點火裝置實現自動點火，對煤粉燃燒器的燃燒腔體進行預熱。供煤系統進行螺旋式變頻供煤，系統自動調節一次風，煤粉在一次風攜帶下進入煤粉燃燒器的燃燒腔，此時燃燒腔體已用燃油預熱至600℃～700℃，煤粉進入燃燒腔體即可以實現自動燃燒。此時改變二次風速、三次風速的大小，能夠實現對煤粉燃燒器的分級供風；系統實現穩定燃燒后，供油系統停止供油，自動點火裝置自動滅火，通過調節一次風以及二次風的強度，能夠實現對火焰大小以及強度的調節。

2.2 面向骨料烘干的煤粉燃燒器的總體結構

煤粉燃燒器有許多零件組成，其中主要包括煤粉燃燒器殼體、耐火磚、一次風煤管、二次風管、三次風管、高能點火裝置以及油槍等。如圖1所示。

2.3 面向骨料烘干的煤粉燃燒器的殼體

2.3.1 煤粉燃燒器殼體的概述

殼體作為一個最基本的零件，有著他自身極其重要的作用；其中，殼體支撐著整個煤粉燃燒器，與此同時，殼體又為耐火磚的安裝提供了定位。

2.3.2 煤粉燃燒器殼體的具體規格參數（如表1所示）

面向骨料烘干的煤粉燃燒器的殼體是由鋼鐵鑄造而成。

2.4 旋流風的形成以及旋流強度的概述

2.4.1 旋流強度的定義

一般流場空間速度用切向速度wr，徑向速度wr以及軸向速度wz來描述。相對于旋轉氣流，一般用旋流強度n來表示旋射流旋轉強烈程度，表達式為：

2.4.2 煤粉燃燒器旋流風的形成

一般情況下，旋流風是由鼓風機吹出來的直流風經過旋流器產生，在面向骨料烘干的煤粉燃燒器中，旋流風是由鼓風機吹出來的直流風經過二次風管形成，面向骨料烘干的煤粉燃燒器中二次風管是安放在與Z軸成20°的平面上，繞著x軸呈圓錐形分布，共計24根風管，風管之間的夾角為15°，并且在錐面上，二次風的風管傾斜成45°繞著煤粉燃燒器的中心旋轉軸放置。通過調節切向速度以及軸向速度的比例，就能夠實現對二次旋流風旋流強度的調節。如圖2所示。

2.6 煤粉燃燒器的風管

2.6.1 煤粉燃燒器的一次風煤管。煤粉燃燒器的一次風的主要作用是實現對煤粉的輸送，與此同時，一次風又可以實現對煤粉的分散，使得煤粉和空氣能夠充分混合，在本煤粉燃燒器中，一次風煤管的規格尺寸為：直徑為φ300mm，長度為500mm。

2.6.2 煤粉燃燒器的二次風管。在煤粉燃燒器中，二次旋流風的主要作用是對一次風吹入到燃燒腔體內的煤進行加熱，從而促使煤粉的燃燒，其次二次風在煤粉燃燒器根部通過二次風管螺旋狀吹入，使風與煤粉充分攪拌并且混合燃燒，補充燃燒所需要的空氣量，增加燃燒器的出口的速度。二次風管的規格尺寸為：直徑為φ15mm，

長度為185mm，共計需要24根。

2.6.3 煤粉燃燒器的三次風管。在煤粉燃燒器中，三次直流風的主要作用是用來有效地防止燃燒腔內壁溫度過高，從而防止對燃燒腔內壁的高溫腐蝕，并且在三次風吹入的過程中，三次風也可以降低煤粉燃燒器內壁的壁面結渣。達到清掃煤粉燃燒器內壁的作用。三次風管的尺寸規格為：直徑為φ15mm，長度為115mm，共計需要20根。

2.7 高能點火裝置。高能點火裝置，主要是用于工業窯爐、鍋爐、化工廢氣、焦化鋼廠等各種需要進行點火引燃的場所，高能點火裝置是由高能點火器、點火桿以及點火的線纜組成。

參考文獻

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