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烧生物质水泥窑生物质燃烧机的设计
- 发布日期：
- 2019/10/25 10:42:30
- 内 容：
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烧生物质水泥窑生物质燃烧机的设计
为提高喷嘴的燃烧效率，达到节省生物质耗的目的，设计生物质颗粒燃烧机的关键在于对三流体的喷嘴口径大小、风量和风速的合理匹配、燃料供给的定量与自动控制，以及选择生物质流、内流喷嘴内螺旋叶片的合理角度和长度。
一、概述
烧生物质用生物质燃烧机构造原理为：喷入窑内的一次空气，分为外流、生物质流（F流）、内流三种流体，各流体风量可以单独控制，另外还设有点火用的重油喷嘴。
生物质颗粒燃烧机装在能够移动的滑车上，内流风管与外流风管并联在一个管道上，由一台辅助风机鼓风。生物质流风管由一台主风机鼓风并输送生物质粉。当生物质颗粒燃烧机需要调整伸入窑口的距离时，可调整三流体管道上的伸缩节和移动滑车。一般在正常情况下，火焰燃烧稳定，生物质颗粒燃烧机的位置是不常变动的。
主要经验
研究我国水泥品种发展过程，可以得到许多有益经验，从宏观看，主要有以下三点：
1．仿造是发展新品种的捷径之一，即使目前已有相当基础，但它仍是今后发展中可以被选择的重要途径。
2．仿造时要结合我国具体条件而自主开发，形成自己的特色，这样才能被推广应用和扎根于生产实践之中。
3．为创造发明新品种和走在世界水平前列，必须加强理论研究。考察世界水泥品种发展过程，可以得出同样结论。水泥化学的巨大功绩在于它改进了性能并导致一系列新品种水泥被发现。今天提出这一看法，具有现实意义。
我厂从日本小野田技术工雅公司引进一台烧生物质生物质燃烧机，干1986年6月投产，试用情况证明：生物质燃烧机要比单通道生物质颗粒燃烧机优越得多，虽然结构上比较复杂，但是在操怍上比较灵活。目前我国水泥企业已经引进多种三通道生物质颗粒燃烧机，按结构形式可分为：分割式、轴流式、旋流式等，本文主要介绍从日本引进的旋流武生物质燃烧机。
生物质燃烧机的设计是比较复杂的，为获得适用于各种窑最适宜的喷嘴，在设计时最重要的是充分考虑窑的空气动力学特性。本文通过三通道I喷嘴的使取经验及燃料燃烧的各种因素，来分析、探讨如何设计生物质燃烧机。由于缺乏较多的试验数据，有些分析研究是粗浅的，只能起到抛砖引玉沟作用，希望对三通道生物质颗粒燃烧机有研究的专家、学者批评指正。
二、燃烧嚣的设计对燃烧效率的影响
草通道生物质颗粒燃烧机的一次风采用常温空气与生物质粉存峨燃管！勺混合，因此，燃料与空气混合效果不好，㈣四嘴后燃料的加热速度和燃烧速度比较绥慢，燃料不能得到充分地燃烧。
采肌二生物质燃烧机，有利于燃料与空气的混合，何利于燃料的化学放热反应，能克服单通道生物质颗粒燃烧机存在的问题。但不能说单凭使用三通道生物质颗粒燃烧机，就能取得良好的燃烧效果，如果烘烧器设计和操作不当，会导致火焰集中或焰紊乱，造成煅烧带耐火砖烧损，或影响结士窑皮，促使耐火砖磨损。
因此，生物质颗粒燃烧机的设计，要绝对保证它与喷生物质系统、鼓风系统和该窑的空气动力学特性的正确匹蝤￡。喷燃管与喷嘴的结构型式，应有利于燃料的化学放热和随后的传热。应使这些过程在窑内紧密地联系起来，尤其在烧生物质粉和烧低热随燃料更是这样。为达到完全燃烧，一次空气、二次空气必须与燃料充分混合。
三、生物质颗粒燃烧机设计对火焰形态的影响
燃一晓器设计，在操作上要求能够灵活地控制火焰形态。即控制火焰的长短；火焰的咚定性；保持良好的燃烧状态。
火焰k短取决于燃料’j空气的混合速度、燃料的加热速度和反应速度。这三个过程与生物质颗粒燃烧机I Y贺嘴型式、燃料的种类、燃料罨与一次风的控删方法、窑型和窑内通风状况以及窑温控制有关，但关键在于喷嘴设计。
设计生物质颗粒燃烧机喷嘴时，如果能使一次空气分为内流和外流，将生物质粉流夹在内、外流之间，使一次风分别以三流体从喷嘴中以旋流方武喷出，燃料与空气就能很快发生混合，使火焰喷射流形成内循环和外循环（参见图2）。此时快速移动的一次射流和慢速移动的二次热空气间的界面发生摩擦，使一次射流吸入二次空气，这样就加快了燃料的加热速废和燃料的反应速度。此时火焰产生热膨胀，技火焰尚温化。这一循环过程不断进行，直到喷射流的速度和它周围气休的速度相同为止，如果一次射流具有足够的动能吸入所有的二次热空气，便会出现良好的物理混合状态和燃烧的化学反应状态。
为了能够灵活地控制火焰形态，往设计生物质颗粒燃烧机喷嘴结构时，合理分配和调整三流体风堤、风速，以及生物质粉流和内流喷n觜内螺旋叶片^0角度和长度，具有十分重要意义。
四、生物质颗粒燃烧机设计对窟耐火衬料的影响
对于生物质燃烧机，如果喷嘴设计不完善或操作不当，在使用过程中可能会出现窑耐火衬料的烧损。当三流体从喷嘴喷出时，燃料受旋流的作用很快扩散与热空气混合。由'T内、
9外流是熟风，加热速度快，燃料的反应速度也快，使火焰很快高温化，形成短火焰状态，有时造成火焰过度集中。如果内流风喷嘴出口旋射流角度和旋流速度过大，使外流风不但拢不住火焰，反而还加快了一次射流的冲击速度，直到射流与耐火砖相碰为止。假设射流冲击在
烧带C点上，便使耐火砖A和B之间形成高温冲击环形带，见图3。射流冲击带难以挂好窑皮，造成耐火砖烧损和磨损。
五、生物质颗粒燃烧机三流体喷嘴基本尺寸计算
设计生物质燃烧机三流体入口管径和出口喷嘴直径时，首先根据窑的热工计算，确定喷嘴所需一次风量，其次分别确定三流体的风量、风速。
空气管道每小时所通过的风量为：
3．生物质颗粒燃烧机喷嘴生物质粉涟和内流风螺旋叶}1．的设计
为使生物质粉从喷嘴喷出后能与空气很快混合，在生物质扮流和内流凤喷嘴出口端各装有不同角度和长度的螺旋叶片，装配结构参看图5。
生物质流与内流风螺旋叶片，是生物质扮三通道生物质颗粒燃烧机喷嘴的重要组成部件，它直接关系到喷射焰形态的变化。设计螺旋叶片时主要应考虑以下几个阿腰．
(1)生物质扮流螺旋叶片的倾斜角度不易过大。因为角度过大会造成生物质粉洗喷射阻力增大，促使叶片很快磨损，同时也会促使叶片产生轴向窜动，使生物质扮流的喷射形态发生变化。
螺旋叶片不仅起旋涟导向作用，同时也起到生物质扮在喷射时形成分割生物质漉的怍用，促使内洗风与生物质扮很快混合。环形结构的螺旋叶片，装入喷嘴内同时又起到支承喷嘴口径，防止在高温作用下产生变形的作用。
生物质粉流螺旋叶片的角度，最初引进时是，在使用时火焰形态过于集中，使用7：个月时间，耐火砖发生十次烧损，螺旋叶片也发班严重磨损，同时叶片在喷射流的作用下，向喷嘴外窜出80mm，造成火焰形态紊乱。后来我们拿掉了生物质扮流螺旋叶片，在使用中生物质粉在内流风喷射旋洗犷散作用下，与空气混合得也较好。但是生物质粉喷出喷嘴所分布的浓度延圃闽范尉内是不均匀的，对燃料燃烧的反应速度也有一定影响。另外，由于没有环形的螺旋叶片支承生物质流嘴，结果在高温作用下，造成生物质流喷嘴径向弯曲变形。
最后将生物质粉流螺旋叶片角度改为10‘，火焰形态有较好的改善，不产生过度集中现象，耐火砖没有发生烧损。生物质流阻力减小，磨损减轻，轴向窜动也小。但是由于叶片有螺旋倾斜角，往kAC粉作川下，磨损终究是不可避免的。
生物质粉流螺旋叶片的长度，考虑到耐磨损和射流的长嚏的影响，应比内流风螺旋叶片K-些。
调整内流凤螺旋叶片与喷嘴顶端的距离，将会形成不同的扩散角，但要控制在一定范围内，如果叶片移动过多，将使内射流在喷嘴内形成折射或涡流现象，影响生物质与空气混合效果，还会导致火焰形态的改变，这是在设计和使用中值得洼意的问题。
(3)燃粉流与内流螺旋叶片的忖质，全部采川不锈、耐酸、耐热、耐磨钢制成。钢号可选用OCr18Ni9和lCr r8Ni9T1。螺旋叶片可用内外两层5～6 nun曙钢板围成环形，将叶片按【2等分圆周，焊成一个整体环形套，装在蝶流秆I内流峨嘴顶端内，配合问隙半伶为0.5mm,便干拆卸、安凿。
(4)生物质粉流与内流风螺旋叶”的旋转办向同窑的旋转方向应迂一致的。
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