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燒生物質(zhì)水泥窯生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)的設(shè)計(jì)
為提高噴嘴的燃燒效率，達(dá)到節(jié)省生物質(zhì)耗的目的，設(shè)計(jì)生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)的關(guān)鍵在于對(duì)三流體的噴嘴口徑大小、風(fēng)量和風(fēng)速的合理匹配、燃料供給的定量與自動(dòng)控制，以及選擇生物質(zhì)流、內(nèi)流噴嘴內(nèi)螺旋葉片的合理角度和長(zhǎng)度。
 一、概述
 燒生物質(zhì)用生物質(zhì)燃燒機(jī)構(gòu)造原理為：噴入窯內(nèi)的一次空氣，分為外流、生物質(zhì)流（F流）、內(nèi)流三種流體，各流體風(fēng)量可以單獨(dú)控制，另外還設(shè)有點(diǎn)火用的重油噴嘴。
  生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)裝在能夠移動(dòng)的滑車上，內(nèi)流風(fēng)管與外流風(fēng)管并聯(lián)在一個(gè)管道上，由一臺(tái)輔助風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)。生物質(zhì)流風(fēng)管由一臺(tái)主風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)并輸送生物質(zhì)粉。當(dāng)生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)需要調(diào)整伸入窯口的距離時(shí)，可調(diào)整三流體管道上的伸縮節(jié)和移動(dòng)滑車。一般在正常情況下，火焰燃燒穩(wěn)定，生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)的位置是不常變動(dòng)的。
  主要經(jīng)驗(yàn)
  研究我國(guó)水泥品種發(fā)展過程，可以得到許多有益經(jīng)驗(yàn)，從宏觀看，主要有以下三點(diǎn)：
  1．仿造是發(fā)展新品種的捷徑之一，即使目前已有相當(dāng)基礎(chǔ)，但它仍是今后發(fā)展中可以被選擇的重要途徑。
  2．仿造時(shí)要結(jié)合我國(guó)具體條件而自主開發(fā)，形成自己的特色，這樣才能被推廣應(yīng)用和扎根于生產(chǎn)實(shí)踐之中。
  3．為創(chuàng)造發(fā)明新品種和走在世界水平前列，必須加強(qiáng)理論研究?？疾焓澜缢嗥贩N發(fā)展過程，可以得出同樣結(jié)論。水泥化學(xué)的巨大功績(jī)?cè)谟谒倪M(jìn)了性能并導(dǎo)致一系列新品種水泥被發(fā)現(xiàn)。今天提出這一看法，具有現(xiàn)實(shí)意義。
  我廠從日本小野田技術(shù)工雅公司引進(jìn)一臺(tái)燒生物質(zhì)生物質(zhì)燃燒機(jī)，干1986年6月投產(chǎn)，試用情況證明：生物質(zhì)燃燒機(jī)要比單通道生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)優(yōu)越得多，雖然結(jié)構(gòu)上比較復(fù)雜，但是在操怍上比較靈活。目前我國(guó)水泥企業(yè)已經(jīng)引進(jìn)多種三通道生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)，按結(jié)構(gòu)形式可分為：分割式、軸流式、旋流式等，本文主要介紹從日本引進(jìn)的旋流武生物質(zhì)燃燒機(jī)。
  生物質(zhì)燃燒機(jī)的設(shè)計(jì)是比較復(fù)雜的，為獲得適用于各種窯最適宜的噴嘴，在設(shè)計(jì)時(shí)最重要的是充分考慮窯的空氣動(dòng)力學(xué)特性。本文通過三通道I噴嘴的使取經(jīng)驗(yàn)及燃料燃燒的各種因素，來分析、探討如何設(shè)計(jì)生物質(zhì)燃燒機(jī)。由于缺乏較多的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，有些分析研究是粗淺的，只能起到拋磚引玉溝作用，希望對(duì)三通道生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)有研究的專家、學(xué)者批評(píng)指正。
  二、燃燒囂的設(shè)計(jì)對(duì)燃燒效率的影響
  草通道生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)的一次風(fēng)采用常溫空氣與生物質(zhì)粉存峨燃管！勺混合，因此，燃料與空氣混合效果不好，㈣四嘴后燃料的加熱速度和燃燒速度比較綏慢，燃料不能得到充分地燃燒。
  采肌二生物質(zhì)燃燒機(jī)，有利于燃料與空氣的混合，何利于燃料的化學(xué)放熱反應(yīng)，能克服單通道生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)存在的問題。但不能說單憑使用三通道生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)，就能取得良好的燃燒效果，如果烘燒器設(shè)計(jì)和操作不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致火焰集中或焰紊亂，造成煅燒帶耐火磚燒損，或影響結(jié)士窯皮，促使耐火磚磨損。
  因此，生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)的設(shè)計(jì)，要絕對(duì)保證它與噴生物質(zhì)系統(tǒng)、鼓風(fēng)系統(tǒng)和該窯的空氣動(dòng)力學(xué)特性的正確匹蝤￡。噴燃管與噴嘴的結(jié)構(gòu)型式，應(yīng)有利于燃料的化學(xué)放熱和隨后的傳熱。應(yīng)使這些過程在窯內(nèi)緊密地聯(lián)系起來，尤其在燒生物質(zhì)粉和燒低熱隨燃料更是這樣。為達(dá)到完全燃燒，一次空氣、二次空氣必須與燃料充分混合。
  三、生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)設(shè)計(jì)對(duì)火焰形態(tài)的影響
  燃一曉器設(shè)計(jì)，在操作上要求能夠靈活地控制火焰形態(tài)。即控制火焰的長(zhǎng)短；火焰的咚定性；保持良好的燃燒狀態(tài)。
  火焰k短取決于燃料’j空氣的混合速度、燃料的加熱速度和反應(yīng)速度。這三個(gè)過程與生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)IY賀嘴型式、燃料的種類、燃料罨與一次風(fēng)的控刪方法、窯型和窯內(nèi)通風(fēng)狀況以及窯溫控制有關(guān)，但關(guān)鍵在于噴嘴設(shè)計(jì)。
  設(shè)計(jì)生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)噴嘴時(shí)，如果能使一次空氣分為內(nèi)流和外流，將生物質(zhì)粉流夾在內(nèi)、外流之間，使一次風(fēng)分別以三流體從噴嘴中以旋流方武噴出，燃料與空氣就能很快發(fā)生混合，使火焰噴射流形成內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)（參見圖2）。此時(shí)快速移動(dòng)的一次射流和慢速移動(dòng)的二次熱空氣間的界面發(fā)生摩擦，使一次射流吸入二次空氣，這樣就加快了燃料的加熱速?gòu)U和燃料的反應(yīng)速度。此時(shí)火焰產(chǎn)生熱膨脹，技火焰尚溫化。這一循環(huán)過程不斷進(jìn)行，直到噴射流的速度和它周圍氣休的速度相同為止，如果一次射流具有足夠的動(dòng)能吸入所有的二次熱空氣，便會(huì)出現(xiàn)良好的物理混合狀態(tài)和燃燒的化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)。
  為了能夠靈活地控制火焰形態(tài)，往設(shè)計(jì)生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)噴嘴結(jié)構(gòu)時(shí)，合理分配和調(diào)整三流體風(fēng)堤、風(fēng)速，以及生物質(zhì)粉流和內(nèi)流噴n觜內(nèi)螺旋葉片^0角度和長(zhǎng)度，具有十分重要意義。
  四、生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)設(shè)計(jì)對(duì)窟耐火襯料的影響
  對(duì)于生物質(zhì)燃燒機(jī)，如果噴嘴設(shè)計(jì)不完善或操作不當(dāng)，在使用過程中可能會(huì)出現(xiàn)窯耐火襯料的燒損。當(dāng)三流體從噴嘴噴出時(shí)，燃料受旋流的作用很快擴(kuò)散與熱空氣混合。由‘T內(nèi)、
  9外流是熟風(fēng)，加熱速度快，燃料的反應(yīng)速度也快，使火焰很快高溫化，形成短火焰狀態(tài)，有時(shí)造成火焰過度集中。如果內(nèi)流風(fēng)噴嘴出口旋射流角度和旋流速度過大，使外流風(fēng)不但攏不住火焰，反而還加快了一次射流的沖擊速度，直到射流與耐火磚相碰為止。假設(shè)射流沖擊在
燒帶C點(diǎn)上，便使耐火磚A和B之間形成高溫沖擊環(huán)形帶，見圖3。射流沖擊帶難以掛好窯皮，造成耐火磚燒損和磨損。
  五、生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)三流體噴嘴基本尺寸計(jì)算
  設(shè)計(jì)生物質(zhì)燃燒機(jī)三流體入口管徑和出口噴嘴直徑時(shí)，首先根據(jù)窯的熱工計(jì)算，確定噴嘴所需一次風(fēng)量，其次分別確定三流體的風(fēng)量、風(fēng)速。
  空氣管道每小時(shí)所通過的風(fēng)量為：
  3．生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)噴嘴生物質(zhì)粉漣和內(nèi)流風(fēng)螺旋葉}1．的設(shè)計(jì)
  為使生物質(zhì)粉從噴嘴噴出后能與空氣很快混合，在生物質(zhì)扮流和內(nèi)流鳳噴嘴出口端各裝有不同角度和長(zhǎng)度的螺旋葉片，裝配結(jié)構(gòu)參看圖5。
  生物質(zhì)流與內(nèi)流風(fēng)螺旋葉片，是生物質(zhì)扮三通道生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)噴嘴的重要組成部件，它直接關(guān)系到噴射焰形態(tài)的變化。設(shè)計(jì)螺旋葉片時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)阿腰．
  (1)生物質(zhì)扮流螺旋葉片的傾斜角度不易過大。因?yàn)榻嵌冗^大會(huì)造成生物質(zhì)粉洗噴射阻力增大，促使葉片很快磨損，同時(shí)也會(huì)促使葉片產(chǎn)生軸向竄動(dòng)，使生物質(zhì)扮流的噴射形態(tài)發(fā)生變化。
  螺旋葉片不僅起旋漣導(dǎo)向作用，同時(shí)也起到生物質(zhì)扮在噴射時(shí)形成分割生物質(zhì)漉的怍用，促使內(nèi)洗風(fēng)與生物質(zhì)扮很快混合。環(huán)形結(jié)構(gòu)的螺旋葉片，裝入噴嘴內(nèi)同時(shí)又起到支承噴嘴口徑，防止在高溫作用下產(chǎn)生變形的作用。
  生物質(zhì)粉流螺旋葉片的角度，最初引進(jìn)時(shí)是，在使用時(shí)火焰形態(tài)過于集中，使用7：個(gè)月時(shí)間，耐火磚發(fā)生十次燒損，螺旋葉片也發(fā)班嚴(yán)重磨損，同時(shí)葉片在噴射流的作用下，向噴嘴外竄出80mm，造成火焰形態(tài)紊亂。后來我們拿掉了生物質(zhì)扮流螺旋葉片，在使用中生物質(zhì)粉在內(nèi)流風(fēng)噴射旋洗獷散作用下，與空氣混合得也較好。但是生物質(zhì)粉噴出噴嘴所分布的濃度延圃閩范尉內(nèi)是不均勻的，對(duì)燃料燃燒的反應(yīng)速度也有一定影響。另外，由于沒有環(huán)形的螺旋葉片支承生物質(zhì)流嘴，結(jié)果在高溫作用下，造成生物質(zhì)流噴嘴徑向彎曲變形。
  最后將生物質(zhì)粉流螺旋葉片角度改為10‘，火焰形態(tài)有較好的改善，不產(chǎn)生過度集中現(xiàn)象，耐火磚沒有發(fā)生燒損。生物質(zhì)流阻力減小，磨損減輕，軸向竄動(dòng)也小。但是由于葉片有螺旋傾斜角，往kAC粉作川下，磨損終究是不可避免的。
  生物質(zhì)粉流螺旋葉片的長(zhǎng)度，考慮到耐磨損和射流的長(zhǎng)嚏的影響，應(yīng)比內(nèi)流風(fēng)螺旋葉片K-些。
  調(diào)整內(nèi)流鳳螺旋葉片與噴嘴頂端的距離，將會(huì)形成不同的擴(kuò)散角，但要控制在一定范圍內(nèi)，如果葉片移動(dòng)過多，將使內(nèi)射流在噴嘴內(nèi)形成折射或渦流現(xiàn)象，影響生物質(zhì)與空氣混合效果，還會(huì)導(dǎo)致火焰形態(tài)的改變，這是在設(shè)計(jì)和使用中值得洼意的問題。
  (3)燃粉流與內(nèi)流螺旋葉片的忖質(zhì)，全部采川不銹、耐酸、耐熱、耐磨鋼制成。鋼號(hào)可選用OCr18Ni9和lCrr8Ni9T1。螺旋葉片可用內(nèi)外兩層5～6nun曙鋼板圍成環(huán)形，將葉片按【2等分圓周，焊成一個(gè)整體環(huán)形套，裝在蝶流稈I內(nèi)流峨嘴頂端內(nèi)，配合問隙半伶為0.5mm，便干拆卸、安鑿。

  (4)生物質(zhì)粉流與內(nèi)流風(fēng)螺旋葉”的旋轉(zhuǎn)辦向同窯的旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)迂一致的。

生物質(zhì)氣化站，598jx