一種用于水泥分解爐的飽和蒸汽催化燃燒器的制作方法

本實用新型涉及環保工程領域，具體涉及一種飽和蒸汽催化燃燒器，尤其涉及一種用于水泥分解爐的飽和蒸汽催化燃燒器。

背景技術：

目前，水泥廠早期分解爐設計容積普遍偏小，且為了控制生產成本，企業不得不使用價格更便宜的劣質煙煤或者使用無煙煤，造成煤粉的不完全燃燒；且目前使用的燃燒器都是在過量空氣系數(即燃料燃燒時實際供給的空氣量與理論空氣量之比)大于1的情況下進行煤粉的燃燒和生料的加熱和分解，更有甚者，窯尾仍然使用傳統的三通道燃燒器(使用窯尾一次風機供風)，而分解爐中CaCO₃分解溫度范圍在825～900℃，不需要像窯頭燃燒器一樣產生局部高溫，一旦產生局部高溫，會造成系統結皮的同時，也造成了熱力浪費，增加煤耗，且產生大量的NOx，增加了水泥廠的排污費，同時也增加了整個水泥廠的運行成本。

目前國內有些水泥廠分解爐燃燒器，雖然去掉了窯尾一次風機，但是只是在燃燒器噴嘴出口端使用旋流風翅，強行改變煤風的旋流方向，達到煤風混合更充分的目的，但是存在以下問題：首先，在燃燒器前段增加“旋流風翅”會加大煤風出口阻力，使煤風量不能連續、穩定地噴入分解爐，且旋流風翅使用壽命短，磨損較快，出現磨穿或者磨損嚴重時，旋流效果變差，煤分混合效果就會下降明顯。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題在于提供一種用于水泥分解爐的飽和蒸汽催化燃燒器，加入飽和蒸汽后，促使固定碳快速氣化，不但使劣質煙煤或者無煙煤固定碳燃燒速度提高50％以上，且能夠產生大量的還原組份，使得水泥廠氮氧化物排放達標，降低較高的水泥廠排污費和整個水泥廠的運行成本。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種用于水泥分解爐的飽和蒸汽催化燃燒器，該燃燒器包括：內套筒、飽和蒸汽通道、催化劑罐、錐形倒角、旋流風翅；催化劑罐與飽和蒸汽通道連接，飽和蒸汽通道與內套筒連接，在內套筒出口端設有錐形倒角和旋流風翅；飽和蒸汽經過催化劑罐進入飽和蒸汽通道，煤風從內套筒入口端進入內套筒中，與來自飽和蒸汽通道的飽和蒸汽在內套筒變徑處混合后，通過錐形倒角擴大煤粉的擴散度，同時通過旋流風翅，使煤粉與飽和蒸汽旋轉進入分解爐內，在煤管端部形成一個回流區，達到生成CO和H₂的目的。

優選為，所述催化劑罐包括一個飽和蒸汽入口，兩個飽和蒸汽出口，中間部分填裝催化劑；在催化劑罐上設有壓力表預留安裝口及排水調壓閥。

優選為，所述催化劑的形狀為網格狀圓盤。

優選為，所述錐形倒角的角度設置為13--15°；所述旋流風翅是均勻分布的，旋流風翅的角度取決于煤種的選擇。

優選為，所述旋流風翅有8個，其旋流角為25°。

優選為，在內套筒外部還設有外套筒，以及用于調節外套筒與內套筒相對位置的調節絲杠。

優選為，所述飽和蒸汽來源于水泥廠余熱發電主管道，流量為20—40kg/h，壓力為0.4—0.6MPa。

所述飽和蒸汽通道可以是一路或多路通道，優選為兩路飽和蒸汽通道。

優選為，所述飽和蒸汽通道與內套筒的連接位置位于內套筒變徑處前段。

優選為，在內套筒入口端設有燃燒器上蓋。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果在于：

1、本實用新型的燃燒器，保證水泥分解爐中煤粉的正常燃燒和生料分解過程的同時，使煤粉中的固定碳與飽和蒸汽經過催化劑催化，固定碳快速氣化，提高煤粉燃盡時間50％以上，且此反應是在貧氧氣氛下發生的，減少了運行成本；

2、飽和蒸汽與煤粉中的固定碳反應生成的還原組份，不僅可以抑制燃料型NOx的產生，且可以還原已生成的熱力型NOx，從而降低了水泥廠燃料型氮氧化物的排放量，不僅改善了水泥廠周邊的空氣質量，而且還減少了水泥廠的排污費；

3、貧氧燃燒時減少了粉塵對水泥分解爐的爐壁和燃燒器的沖刷和磨損力度，提高了設備的使用壽命。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明：

圖1是本實用新型燃燒器的縱剖面構造圖；

圖2是本實用新型燃燒器的俯視圖；

圖3是本實用新型燃燒器的左視圖；

圖4是本實用新型燃燒器的催化劑罐的結構示意圖；

其中附圖標記說明如下：

1為飽和蒸汽入口，2為煤風入口，3為催化劑罐，4為飽和蒸汽通道，5為調節絲杠，6為內套筒，7為外套筒，8為錐形倒角，9為燃燒器上蓋，10為旋流風翅，12為飽和蒸汽出口，13為壓力表預留安裝口，14為排水調壓閥，15為催化劑。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，本實用新型一種用于水泥分解爐的飽和蒸汽催化燃燒器包括：內套筒6、飽和蒸汽通道4、催化劑罐3、錐形倒角8、旋流風翅10。其中，催化劑罐3與飽和蒸汽通道4連接，飽和蒸汽通道4與內套筒6連接(飽和蒸汽通道4與內套筒6連接位置位于內套筒6變徑處前段)，在內套筒6出口端設有錐形倒角8和旋流風翅10。飽和蒸汽1經過催化劑罐3分兩路進入飽和蒸汽通道4內。催化劑罐3內加裝促進煤粉與飽和蒸汽發生反應的催化劑，同時催化劑罐3起到調節飽和蒸汽阻力及流速的作用。在圖4所示實施例中，催化劑罐3包括一個飽和蒸汽入口1，兩個飽和蒸汽出口12，中間部分填裝催化劑15，催化劑15的形狀為網格狀圓盤，同時在催化劑罐3上設有壓力表預留安裝口13及排水調壓閥14等，預留安裝的壓力表及排水調壓閥14起到調節飽和蒸汽阻力及流速的作用。錐形倒角8的作用是強行分散煤風走向，擴大煤粉的分散角，使煤粉分散更均勻；旋流風翅10的作用是使煤粉與飽和蒸汽旋轉進入分解爐內，在煤管端部形成一個“回流區”，達到生成CO和H₂的目的。在圖3所示實施例中，旋流風翅10是均勻分布的；旋流風翅10的角度，取決于煤種的選擇，圖3中顯示有8個旋流風翅10，角度設定為25°。錐形倒角8的作用是使煤粉分散度更大，考慮到燃燒器頭部結焦等因素，錐形倒角8取值13-15°。在內套筒6外部還設置調節絲杠5和外套筒7，調節調節絲杠5可以調節外套筒7與內套筒6的相對位置，調整煤粉的擴散角和擴散距離等。在內套筒6入口端設有煤風入口2和燃燒器上蓋9，由于煤風入口2的管道管徑比內套筒6變徑前的管徑小，易造成泄露，因此設燃燒器上蓋9起密封作用。

本實用新型的整個燃燒器沒有點火裝置，沒有引入一次風，設備簡單，本實用新型的燃燒器由三個通道組成，其中，兩路飽和蒸汽通道4與煤風、蒸汽混合通道——內套筒6，而飽和蒸汽1經過催化劑罐3分兩路進入飽和蒸汽通道4內，煤風經煤風入口2從內套筒6入口端進入內套筒6中，與來自飽和蒸汽通道4的飽和蒸汽1在內套筒6變徑處前段交匯，在變徑區內混合，因為管道變徑，會出現“湍流”的效果，提高混合效果。由于水泥分解爐內的溫度較高，煤粉噴進去時可以自動燃燒起來，故該燃燒器無需點火裝置，且為了實現制造“水煤汽”，也無需引入一次風，設備結構簡單，降低了制造成本。內套筒6中所噴入的介質包括煤粉、空氣和飽和蒸汽三種，煤風是煤粉和空氣的混合，在內套筒6變徑區飽和蒸汽與煤風混合，經過變徑后，在內套筒6變徑區間內實現“湍流”效應，使煤粉與空氣、飽和蒸汽混合度更好，再經過錐形倒角8和旋流風翅10，達到提高擴散度，旋流進入分解爐內部發生反應，生成CO和H₂的目的。為了降低進入分解爐的空氣量，此燃燒器只通過飽和蒸汽對煤風加強混合力度，促使燃燒反應能在貧氧條件下發生。所述飽和蒸汽1來源于水泥廠余熱發電主管道，流量約20—40kg/h，壓力0.4—0.6MPa。因為沒有引入一次空氣，真正意義上達到了貧氧燃燒，也為飽和水蒸汽與固定碳反應創造了條件，從而使“水煤氣”反應快速發生。使得該燃燒器噴出的煤粉在高溫的分解爐中發生飽和蒸汽催化燃燒(促使燃燒反應能在貧氧條件下發生)。由于水泥分解爐中的燃燒溫度較高，可達850—900℃這一范圍，燃燒反應在貧氧氣氛下進行的同時，也不影響生料的加熱和分解過程，不僅減少了煤粉燃燒生成的燃料型氮氧化物的生成量，改善水泥廠的周邊空氣質量，而且加入飽和蒸汽后產生的還原組份可以還原更多已生成的NOx，減少整個水泥廠的排污費和運行成本；同時，粉塵對分解爐的爐壁和燃燒器的沖刷和磨損力度也得到了有效的降低，從而提高設備的使用壽命。整個燃燒過程不影響水泥分解爐中生料的加熱與分解。