燒生物質水泥窯生物質顆粒燃燒機的設計
為提高噴嘴的燃燒效率，達到節(jié)省生物質耗的目的，設計生物質顆粒燃燒機的關鍵在于對三流體的噴嘴口徑大小、風量和風速的合理匹配、燃料供給的定量與自動控制，以及選擇生物質流、內流噴嘴內螺旋葉片的合理角度和長度。
 一、概述
 燒生物質用生物質燃燒機構造原理為：噴入窯內的一次空氣，分為外流、生物質流（F流）、內流三種流體，各流體風量可以單獨控制，另外還設有點火用的重油噴嘴。
  生物質顆粒燃燒機裝在能夠移動的滑車上，內流風管與外流風管并聯在一個管道上，由一臺輔助風機鼓風。生物質流風管由一臺主風機鼓風并輸送生物質粉。當生物質顆粒燃燒機需要調整伸入窯口的距離時，可調整三流體管道上的伸縮節(jié)和移動滑車。一般在正常情況下，火焰燃燒穩(wěn)定，生物質顆粒燃燒機的位置是不常變動的。
  主要經驗
  研究我國水泥品種發(fā)展過程，可以得到許多有益經驗，從宏觀看，主要有以下三點：
  1．仿造是發(fā)展新品種的捷徑之一，即使目前已有相當基礎，但它仍是今后發(fā)展中可以被選擇的重要途徑。
  2．仿造時要結合我國具體條件而自主開發(fā)，形成自己的特色，這樣才能被推廣應用和扎根于生產實踐之中。
  3．為創(chuàng)造發(fā)明新品種和走在世界水平前列，必須加強理論研究?？疾焓澜缢嗥贩N發(fā)展過程，可以得出同樣結論。水泥化學的巨大功績在于它改進了性能并導致一系列新品種水泥被發(fā)現。今天提出這一看法，具有現實意義。
  我廠從日本小野田技術工雅公司引進一臺燒生物質生物質燃燒機，干1986年6月投產，試用情況證明：生物質燃燒機要比單通道生物質顆粒燃燒機優(yōu)越得多，雖然結構上比較復雜，但是在操怍上比較靈活。目前我國水泥企業(yè)已經引進多種三通道生物質顆粒燃燒機，按結構形式可分為：分割式、軸流式、旋流式等，本文主要介紹從日本引進的旋流武生物質燃燒機。
  生物質燃燒機的設計是比較復雜的，為獲得適用于各種窯最適宜的噴嘴，在設計時最重要的是充分考慮窯的空氣動力學特性。本文通過三通道I噴嘴的使取經驗及燃料燃燒的各種因素，來分析、探討如何設計生物質燃燒機。由于缺乏較多的試驗數據，有些分析研究是粗淺的，只能起到拋磚引玉溝作用，希望對三通道生物質顆粒燃燒機有研究的專家、學者批評指正。
  二、燃燒囂的設計對燃燒效率的影響
  草通道生物質顆粒燃燒機的一次風采用常溫空氣與生物質粉存峨燃管！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。
  采肌二生物質燃燒機，有利于燃料與空氣的混合，何利于燃料的化學放熱反應，能克服單通道生物質顆粒燃燒機存在的問題。但不能說單憑使用三通道生物質顆粒燃燒機，就能取得良好的燃燒效果，如果烘燒器設計和操作不當，會導致火焰集中或焰紊亂，造成煅燒帶耐火磚燒損，或影響結士窯皮，促使耐火磚磨損。
  因此，生物質顆粒燃燒機的設計，要絕對保證它與噴生物質系統、鼓風系統和該窯的空氣動力學特性的正確匹蝤￡。噴燃管與噴嘴的結構型式，應有利于燃料的化學放熱和隨后的傳熱。應使這些過程在窯內緊密地聯系起來，尤其在燒生物質粉和燒低熱隨燃料更是這樣。為達到完全燃燒，一次空氣、二次空氣必須與燃料充分混合。
  三、生物質顆粒燃燒機設計對火焰形態(tài)的影響
  燃一曉器設計，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速度。這三個過程與生物質顆粒燃燒機IY賀嘴型式、燃料的種類、燃料罨與一次風的控刪方法、窯型和窯內通風狀況以及窯溫控制有關，但關鍵在于噴嘴設計。
  設計生物質顆粒燃燒機噴嘴時，如果能使一次空氣分為內流和外流，將生物質粉流夾在內、外流之間，使一次風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循環(huán)和外循環(huán)（參見圖2）。此時快速移動的一次射流和慢速移動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廢和燃料的反應速度。此時火焰產生熱膨脹，技火焰尚溫化。這一循環(huán)過程不斷進行，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能吸入所有的二次熱空氣，便會出現良好的物理混合狀態(tài)和燃燒的化學反應狀態(tài)。
  為了能夠靈活地控制火焰形態(tài)，往設計生物質顆粒燃燒機噴嘴結構時，合理分配和調整三流體風堤、風速，以及生物質粉流和內流噴n觜內螺旋葉片^0角度和長度，具有十分重要意義。
  四、生物質顆粒燃燒機設計對窟耐火襯料的影響
  對于生物質燃燒機，如果噴嘴設計不完善或操作不當，在使用過程中可能會出現窯耐火襯料的燒損。當三流體從噴嘴噴出時，燃料受旋流的作用很快擴散與熱空氣混合。由‘T內、
  9外流是熟風，加熱速度快，燃料的反應速度也快，使火焰很快高溫化，形成短火焰狀態(tài)，有時造成火焰過度集中。如果內流風噴嘴出口旋射流角度和旋流速度過大，使外流風不但攏不住火焰，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。假設射流沖擊在
燒帶C點上，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、生物質顆粒燃燒機三流體噴嘴基本尺寸計算
  設計生物質燃燒機三流體入口管徑和出口噴嘴直徑時，首先根據窯的熱工計算，確定噴嘴所需一次風量，其次分別確定三流體的風量、風速。
  空氣管道每小時所通過的風量為：
  3．生物質顆粒燃燒機噴嘴生物質粉漣和內流風螺旋葉}1．的設計
  為使生物質粉從噴嘴噴出后能與空氣很快混合，在生物質扮流和內流鳳噴嘴出口端各裝有不同角度和長度的螺旋葉片，裝配結構參看圖5。
  生物質流與內流風螺旋葉片，是生物質扮三通道生物質顆粒燃燒機噴嘴的重要組成部件，它直接關系到噴射焰形態(tài)的變化。設計螺旋葉片時主要應考慮以下幾個阿腰．
  (1)生物質扮流螺旋葉片的傾斜角度不易過大。因為角度過大會造成生物質粉洗噴射阻力增大，促使葉片很快磨損，同時也會促使葉片產生軸向竄動，使生物質扮流的噴射形態(tài)發(fā)生變化。
  螺旋葉片不僅起旋漣導向作用，同時也起到生物質扮在噴射時形成分割生物質漉的怍用，促使內洗風與生物質扮很快混合。環(huán)形結構的螺旋葉片，裝入噴嘴內同時又起到支承噴嘴口徑，防止在高溫作用下產生變形的作用。
  生物質粉流螺旋葉片的角度，最初引進時是，在使用時火焰形態(tài)過于集中，使用7：個月時間，耐火磚發(fā)生十次燒損，螺旋葉片也發(fā)班嚴重磨損，同時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扮流螺旋葉片，在使用中生物質粉在內流風噴射旋洗獷散作用下，與空氣混合得也較好。但是生物質粉噴出噴嘴所分布的濃度延圃閩范尉內是不均勻的，對燃料燃燒的反應速度也有一定影響。另外，由于沒有環(huán)形的螺旋葉片支承生物質流嘴，結果在高溫作用下，造成生物質流噴嘴徑向彎曲變形。
  最后將生物質粉流螺旋葉片角度改為10‘，火焰形態(tài)有較好的改善，不產生過度集中現象，耐火磚沒有發(fā)生燒損。生物質流阻力減小，磨損減輕，軸向竄動也小。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。
  生物質粉流螺旋葉片的長度，考慮到耐磨損和射流的長嚏的影響，應比內流風螺旋葉片K-些。
  調整內流鳳螺旋葉片與噴嘴頂端的距離，將會形成不同的擴散角，但要控制在一定范圍內，如果葉片移動過多，將使內射流在噴嘴內形成折射或渦流現象，影響生物質與空氣混合效果，還會導致火焰形態(tài)的改變，這是在設計和使用中值得洼意的問題。
  (3)燃粉流與內流螺旋葉片的忖質，全部采川不銹、耐酸、耐熱、耐磨鋼制成。鋼號可選用OCr18Ni9和lCrr8Ni9T1。螺旋葉片可用內外兩層5～6nun曙鋼板圍成環(huán)形，將葉片按【2等分圓周，焊成一個整體環(huán)形套，裝在蝶流稈I內流峨嘴頂端內，配合問隙半伶為0.5mm，便干拆卸、安鑿。

  (4)生物質粉流與內流風螺旋葉”的旋轉辦向同窯的旋轉方向應迂一致的。

生物質氣化站，598jx