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        回轉(zhuǎn)窯煤粉燃燒器推力的基本概念及分析

        2018-12-13 11:05:42江旭昌
        水泥技術(shù) 2018年6期
        關(guān)鍵詞:表示法回轉(zhuǎn)窯風(fēng)道

        江旭昌

        1 前言

        回轉(zhuǎn)窯是當(dāng)前煅燒和焙燒漿狀、粉狀和粒塊狀物料的理想設(shè)備,廣泛地應(yīng)用于建材、冶金、環(huán)保等行業(yè),尤其是在水泥工業(yè)中的應(yīng)用大為廣泛[1]。凡是應(yīng)用回轉(zhuǎn)窯的系統(tǒng),都必須有相應(yīng)的燃燒器與之配套,將所用燃料噴射到窯內(nèi)燃燒以形成不同的火焰形狀,提供被加工物料進(jìn)行物理和化學(xué)變化所需的熱量。在討論回轉(zhuǎn)窯燃燒器時(shí)均要涉及到“推力”的概念,推力大小是表征燃燒器性能的重要參數(shù)。推力不足,就不能形成所需要的良好火焰和火焰形狀;推力過(guò)大,同樣會(huì)影響正常生產(chǎn),造成不應(yīng)有的損失。推力并非越大越好。

        現(xiàn)在發(fā)現(xiàn),不少人對(duì)燃燒器推力的基本概念、本質(zhì)、作用和表達(dá)方法的認(rèn)知比較模糊,甚至有的只知其名而不諳其實(shí),這對(duì)回轉(zhuǎn)窯燃燒器的研發(fā)、合理配風(fēng)、正常操作使用和準(zhǔn)確采購(gòu)等都極為不利。有的燃燒器生產(chǎn)廠家為了推銷自己的產(chǎn)品,冠之以“大推力”,其實(shí)推力不是越大越好。在討論降低回轉(zhuǎn)窯NOx排放方法時(shí),幾乎所有的討論者都將采用小風(fēng)量大推力或大推力的回轉(zhuǎn)窯煤粉燃燒器,作為改進(jìn)燃燒方式、降低NOx排放的重要技術(shù)加以論述。究竟多大推力的燃燒器可稱為“大推力燃燒器”?風(fēng)量小是否就一定是大推力呢?燃燒器推力越大是否性能就越好呢?燃燒器的推力是固有的,還是在使用操作過(guò)程中不斷變化的呢?為澄清這些問(wèn)題,現(xiàn)對(duì)回轉(zhuǎn)窯煤粉燃燒器的推力進(jìn)行分析,供大家參考。

        2 “一次風(fēng)”和“推力”術(shù)語(yǔ)的由來(lái)及其基本概念

        在討論回轉(zhuǎn)窯煤粉燃燒器的推力時(shí),首先必須搞清楚“一次風(fēng)”和“推力”這兩個(gè)名詞術(shù)語(yǔ)的由來(lái),進(jìn)而準(zhǔn)確理解其基本含義。否則,很容易產(chǎn)生混淆和誤解。

        2.1 “一次風(fēng)”術(shù)語(yǔ)的由來(lái)及其基本概念的變化

        當(dāng)今水泥回轉(zhuǎn)窯所用的燃燒器,基本上都是三風(fēng)道和先進(jìn)的四風(fēng)道等多風(fēng)道煤粉燃燒器。為其配風(fēng)都需要兩種風(fēng):一種是輸送煤粉等固體燃料所用的風(fēng),通常稱為“煤風(fēng)”;另一種是使煤粉等固體燃料噴入到窯內(nèi)燃燒,并形成所需要的火焰形狀所用的風(fēng),這部分風(fēng)中不含煤粉而是潔凈空氣,可以稱為“凈風(fēng)”。現(xiàn)在有人將這部分凈風(fēng)稱為“助燃空氣”,實(shí)際上這部分凈風(fēng)并不是為助燃而采用的,而是為提供燃料燃燒所需的氧氣、足夠推力,為提高卷吸高溫二次風(fēng)的能力[2],形成所需要的火焰形狀,以保證風(fēng)煤混合更加充分均勻而設(shè)置的。所以,格瑞柯-茵菲爾(Greco-Enfil)公司將這部分潔凈空氣即凈風(fēng)稱為“成形風(fēng)[3]”。但是,國(guó)外原來(lái)稱這部分凈風(fēng)為“一次風(fēng)(Primary air)”,國(guó)內(nèi)有人受國(guó)外的影響也如此稱謂[4]。大家可能會(huì)覺(jué)得奇怪,為什么只將這部分凈風(fēng)稱為“一次風(fēng)”而不包括煤風(fēng)呢?這就需要了解“一次風(fēng)”這個(gè)術(shù)語(yǔ)的由來(lái)。

        回轉(zhuǎn)窯最早是不能燒煤的,即使是優(yōu)質(zhì)煙煤也不能應(yīng)用,必須以燃油和燃?xì)鉃槿剂蟍5]。燃油和燃?xì)獾攘黧w燃料的輸送及通過(guò)燃燒器噴出時(shí)都不需要空氣,即通常所說(shuō)的“風(fēng)”,只需要提供為燃料燃燒并形成所需良好火焰形狀的空氣。這部分空氣是通過(guò)燃燒器噴射入窯的,對(duì)于傳統(tǒng)的水泥窯型,為與由冷卻機(jī)入窯的高溫二次風(fēng)相區(qū)別,故將這部分冷風(fēng)(或稱“常溫空氣”)稱為“一次風(fēng)”。這是一種潔凈空氣,其中不含有任何燃料等介質(zhì),即是“凈風(fēng)”。因此,將這種風(fēng)稱為“一次風(fēng)”是合理而科學(xué)的,這就是“一次風(fēng)”術(shù)語(yǔ)的由來(lái)。

        在1900~1910年間,美國(guó)人率先將優(yōu)質(zhì)煙煤的煤粉應(yīng)用于水泥回轉(zhuǎn)窯并且取得成功。在燃油、燃?xì)夂腿济喝N燃料中燃煤是最便宜的,儲(chǔ)量也最大,所以在此以后燒煤的水泥回轉(zhuǎn)窯開(kāi)始迅速增多。尤其是在上世紀(jì)70年代石油危機(jī)以后,幾乎所有的水泥回轉(zhuǎn)窯都轉(zhuǎn)為以煤粉為燃料。煤粉的輸送和通過(guò)燃燒器噴射到窯內(nèi)燃燒所采取的最方便、經(jīng)濟(jì)的措施就是借助于空氣。在多風(fēng)道煤粉燃燒器未出現(xiàn)以前,都是利用單風(fēng)道煤粉燃燒器。對(duì)這種習(xí)稱“噴煤管”的燃燒器來(lái)說(shuō),這部分空氣既是煤粉輸送所必需的,也是形成所需火焰形狀所必需的,即在輸送煤粉的同時(shí)還提供了一定的推力。對(duì)于傳統(tǒng)窯型,為與冷卻機(jī)入窯的高溫二次風(fēng)相區(qū)別,仍然將燃燒器所用的這部分空氣稱為“一次風(fēng)”??墒?,這里的“一次風(fēng)”與前述“一次風(fēng)”的基本概念不同。這里的“一次風(fēng)”已不是凈風(fēng),而是包含有煤粉介質(zhì)的風(fēng),嚴(yán)格地說(shuō),應(yīng)稱為“煤風(fēng)”、“輸送風(fēng)”或“成形風(fēng)”。由于單風(fēng)道煤粉燃燒器阻力小,均采用離心風(fēng)機(jī)供風(fēng)。為了減少管路長(zhǎng)度,方便工藝布置,均將這種風(fēng)機(jī)安裝在窯頭,稱為“窯頭一次風(fēng)機(jī)”,簡(jiǎn)稱“窯頭風(fēng)機(jī)”,以與其他風(fēng)機(jī)相區(qū)別。

        多風(fēng)道煤粉燃燒器出現(xiàn)以后,既需要輸送煤粉的“煤風(fēng)”,又需要使煤粉燃燒形成良好火焰的“凈風(fēng)”。由于歷史的原因,原來(lái)國(guó)外都將為多風(fēng)道煤粉燃燒器提供的這部分凈風(fēng)稱為“一次風(fēng)”,國(guó)內(nèi)也有人將這部分凈風(fēng)習(xí)慣性地稱為“一次風(fēng)”[4],這就是將多風(fēng)道煤粉燃燒器所需要的這部分凈風(fēng)稱為“一次風(fēng)”的由來(lái)。另有一部分人,根據(jù)單風(fēng)道煤粉燃燒器用風(fēng)的傳統(tǒng)稱謂和新型干法窯用風(fēng)的特點(diǎn)認(rèn)為,將由多風(fēng)道煤粉燃燒器噴入到窯內(nèi)的常溫凈風(fēng)和煤風(fēng)合稱為“一次風(fēng)”比較合理。這就造成“一次風(fēng)”概念的混亂,給技術(shù)交流和具體應(yīng)用帶來(lái)許多麻煩,在談到“一次風(fēng)”時(shí)必須特殊注明是否含煤風(fēng)。

        時(shí)代在前進(jìn),技術(shù)在發(fā)展。一個(gè)新事物或者新技術(shù)的出現(xiàn),其對(duì)應(yīng)的名詞術(shù)語(yǔ)也必須隨之變化,以便于技術(shù)交流和溝通。由于預(yù)分解窯的出現(xiàn),回轉(zhuǎn)窯的用風(fēng)也發(fā)生了變化,增加了一股由冷卻機(jī)或者窯頭罩抽取到窯尾分解爐中的次高溫三次風(fēng)。對(duì)現(xiàn)在使用最多的預(yù)分解窯燒成系統(tǒng)來(lái)說(shuō),涉及到用風(fēng)的問(wèn)題,概括起來(lái)共有四種風(fēng):一是由多風(fēng)道煤粉燃燒器噴入到窯內(nèi)的常溫一次風(fēng);二是由冷卻機(jī)入窯的高溫二次風(fēng);三是由冷卻機(jī)或者窯頭罩抽取到窯尾分解爐內(nèi)的次高溫三次風(fēng);四是由窯頭、窯尾、預(yù)熱器和分解爐密封裝置等外漏的常溫風(fēng)。這些風(fēng)都被窯尾高溫風(fēng)機(jī)抽吸并排到后續(xù)系統(tǒng)中,正常情況下窯頭應(yīng)保持微負(fù)壓,負(fù)壓過(guò)大會(huì)增大漏風(fēng)量。由此可見(jiàn),將由多風(fēng)道煤粉燃燒器噴入到窯內(nèi)的常溫煤風(fēng)和凈風(fēng)之和統(tǒng)稱為“一次風(fēng)”比較合理和科學(xué)[6]。這不僅嚴(yán)格區(qū)別了高溫二次風(fēng)、次高溫三次風(fēng)和外漏風(fēng),而且清晰表明了一次、二次和三次風(fēng)的概念。輸送煤粉這部分風(fēng)量并不是可以忽略的小數(shù),一般約為一次凈風(fēng)的1/3~1/2,為煤粉完全燃燒所需理論空氣量的2.5%~3.5%左右。既有風(fēng)量又有噴出速度,所以產(chǎn)生了不宜忽略的推力。若一次風(fēng)不含煤風(fēng),那煤風(fēng)應(yīng)算哪種風(fēng)呢?因此,現(xiàn)在國(guó)外有的公司已改變了對(duì)一次風(fēng)的定義,如原法國(guó)皮拉得公司(Pillard)和法國(guó)拉法基水泥公司(Lafarge)已將煤風(fēng)和凈風(fēng)之和稱為“一次風(fēng)”。筆者認(rèn)為,將煤風(fēng)與凈風(fēng)之和稱為“一次風(fēng)”更合理和科學(xué)。

        2.2 “推力”術(shù)語(yǔ)的由來(lái)及其基本概念

        物理學(xué)中在研究物體運(yùn)動(dòng)量和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí),都采用動(dòng)量、功和能量等的理論。在具體舉例中,常會(huì)采用“推力”這個(gè)術(shù)語(yǔ)。如人推車就是人給車一個(gè)作用力,使車運(yùn)動(dòng),這個(gè)力就稱為“推力”,即人給予車一個(gè)“推動(dòng)力”。又如子彈頭在槍膛中受火藥爆炸力作用而在槍膛中運(yùn)動(dòng),火藥的爆炸力就稱為“爆炸推力”[7]。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)飛機(jī)運(yùn)動(dòng)或飛行的推動(dòng)力,火箭飛天也必須借助于強(qiáng)大的推動(dòng)力,航空航天專業(yè)將這種推動(dòng)力簡(jiǎn)稱為推力??梢?jiàn),推力是一種力,即作用在一個(gè)物體上的外力,可使物體運(yùn)動(dòng),其單位是力的單位“N”、“kN”和“MN”或“kgf”、“t”等。

        含煤粉的空氣和潔凈空氣,即煤風(fēng)和凈風(fēng),在煤粉燃燒器噴燃管各個(gè)風(fēng)道中能夠流動(dòng),也是因?yàn)槭艿揭环N力的推動(dòng)作用,因而有人將這種力稱為“推動(dòng)力”,并按式(1)進(jìn)行計(jì)算[8]。

        由式(1)可以看出,這是動(dòng)量的表達(dá)式。對(duì)于固體,式(1)中的m1是固體的質(zhì)量,單位為kg,V1是固體的運(yùn)動(dòng)速度,單位為m/s。由此可見(jiàn),P的單位應(yīng)為kg·m/s。顯然這不是力的單位,而是國(guó)際單位制的動(dòng)量單位。但是,對(duì)于流體,其質(zhì)量m1應(yīng)用質(zhì)量流量表達(dá),其單位為kg/s,流體的流動(dòng)速度V1的單位仍為m/s。這樣,P的單位則變?yōu)閗g/s·m/s=kg·m/s2=N(“牛頓”,簡(jiǎn)稱“牛”)。因?yàn)?kg·m/s2=1N,這就是力的單位了,而不是動(dòng)量單位??諝庠趪娙脊芨黠L(fēng)道內(nèi)之所以能夠流動(dòng),就是推動(dòng)力的作用,所以國(guó)內(nèi)外都將這個(gè)力簡(jiǎn)稱為“推力”,與物理學(xué)所講的推力概念完全一致,符合牛頓第二定律?,F(xiàn)在有人將其稱為“動(dòng)量”或“沖量”,實(shí)際上都不夠準(zhǔn)確。因“沖量”或“沖力”的單位是力與時(shí)間的乘積,在國(guó)際單位制中的單位是“N·s”,既不是力的單位也不是動(dòng)量的單位。雖然實(shí)質(zhì)都是一種能量的表達(dá),但是在這里都不及稱為“推力”準(zhǔn)確。

        對(duì)于多風(fēng)道煤粉燃燒器,式(1)應(yīng)寫(xiě)成式(2)更準(zhǔn)確:

        式(2)中的注腳“i”是“風(fēng)道”的數(shù)量,不是“通道”的數(shù)量,煤粉燃燒器的總推力PZ應(yīng)等于包括煤風(fēng)在內(nèi)的各個(gè)風(fēng)道推力之和。煤風(fēng)也是一股風(fēng),也會(huì)產(chǎn)生一定的推力。煤風(fēng)所產(chǎn)生的推力的大小與設(shè)計(jì)者的觀念有關(guān),有的設(shè)計(jì)得很大,有的又設(shè)計(jì)得很小,但一般都設(shè)計(jì)為一次風(fēng)的1/3左右,如法國(guó)拉法基公司就按一次風(fēng)的30%設(shè)計(jì)。

        3 回轉(zhuǎn)窯多風(fēng)道煤粉燃燒器所需能量的表示方法

        燃燒器將煤粉噴射到窯內(nèi)燃燒,只有火焰形狀合理,才能滿足窯內(nèi)的溫度分布符合物料在各段進(jìn)行反應(yīng)所需要的溫度。要獲得合理的火焰形狀,就必須有足夠的能量支撐。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)這種能量的表示方法有所不同,但其本質(zhì)相同。歸納起來(lái)基本上有四種表示方法:一是能量表示法或稱動(dòng)能表示法;二是單位熱量推力表示法;三是單位功率推力表示法;四是相對(duì)推力表示法。

        3.1 能量表示法[9]

        能量表示法也稱動(dòng)能表示法,即所需要的動(dòng)能E等于一次風(fēng)量中的凈風(fēng)風(fēng)量L1j與其所具有的有效壓強(qiáng)Pu的乘積??砂词剑?)進(jìn)行計(jì)算:

        式中:

        L1j——燃燒器所供一次風(fēng)量中的凈風(fēng)風(fēng)量,m3/h

        Pu——在燃燒器風(fēng)道噴出時(shí),空氣所達(dá)到的有效壓強(qiáng),bar

        法國(guó)皮拉得公司采用上述方法來(lái)表達(dá)煤粉燃燒器所需要的動(dòng)能,在對(duì)原開(kāi)發(fā)的三風(fēng)道和后研發(fā)的Rotaflam型四風(fēng)道煤粉燃燒器性能進(jìn)行比較時(shí),該公司就采用了這種表示方法。兩種煤粉燃燒器的動(dòng)能比較見(jiàn)表1。

        由表1可以看出,新開(kāi)發(fā)的Rotaflam型四風(fēng)道煤粉燃燒器的性能比原三風(fēng)道好很多。雖然一次風(fēng)的凈風(fēng)風(fēng)量降低了40%,但其動(dòng)能卻增大了5.9%。另外,有效壓力增大了76.5%。有效壓力的增大,意味著凈風(fēng)噴出速度增高,噴出環(huán)形間隙的面積減?。?mbar=0.1kPa,150mbar=15kPa)。

        3.2 單位熱量推力表示法

        單位熱量推力表示法,就是用每小時(shí)煤粉燃燒所產(chǎn)生的熱量除以燃燒器一次風(fēng)中的凈風(fēng)所產(chǎn)生的推力,可用式(4)進(jìn)行計(jì)算:

        式中:

        F——單位時(shí)間熱量所需的推力,N/(G cal/h)或者N·h/G cal

        P——一次風(fēng)中凈風(fēng)所能產(chǎn)生的推力,N,可由式(2)計(jì)算得到

        Q——燒成合格熟料時(shí)單位時(shí)間內(nèi)所需的熱量,G cal/h

        當(dāng)前,國(guó)外采用這種表示方法的居多,如巴西格瑞柯—茵菲爾(Greco-Enfil)技術(shù)裝備公司所生產(chǎn)的FlexiflameTM型燃燒器、法國(guó)拉法基水泥公司等都是采用此法,典型設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2[3]。前者稱為“火焰推力”,不包括煤風(fēng)時(shí)的火焰推力一般在7~9N·h/G cal,最高可達(dá)12N·h/G cal。后者要求其單位熱量的火焰推力應(yīng)≥8N/(G cal/h)=8N·h/G cal。

        表1 兩種煤粉燃燒器的動(dòng)能比較表

        表2 帶有半間接或間接點(diǎn)火系統(tǒng)干法窯的典型設(shè)計(jì)參數(shù)

        3.3 單位功率推力表示法

        單位功率推力表示法,就是用燃料燃燒釋放出的每MW熱功率產(chǎn)生的推力N(牛),來(lái)表示推力的大小,其單位為N/MW。原法國(guó)皮拉得(Pillard)公司較早研發(fā)的Rotaflam?VR型四風(fēng)道煤粉燃燒器,在燃燒替代燃料較多時(shí),出現(xiàn)了熟料質(zhì)量下降和火焰形狀無(wú)法控制的情況。為解決燃燒器能夠燃燒100%的替代燃料,該公司對(duì)原來(lái)的Rotaflam?VR型燃燒器進(jìn)行了改進(jìn)。一是縮短了攏焰罩的長(zhǎng)度;二是外直流風(fēng)由發(fā)散噴射改為平行噴射;三是減小了旋流風(fēng)與外直流風(fēng)的比例;四是提高了一次風(fēng)量,即凈風(fēng)的風(fēng)量,即增大了軸向風(fēng)的推力。軸向風(fēng)的推力就是采用單位功率推力表示法來(lái)表示的,其主要技術(shù)參數(shù)的變化見(jiàn)表3[10]。改進(jìn)后的燃燒器稱為Rotaflam?WF型燃燒器,如圖1所示。需要注意的是:原法國(guó)皮拉得(Pillard)公司與現(xiàn)在的法國(guó)法孚皮拉德(FivesPillard)公司是不是同一個(gè)公司,說(shuō)法不一,但燃燒器的型式不同。前者是四風(fēng)道單因素調(diào)節(jié)的ROTAFLAM型,而后者是三風(fēng)道雙因素調(diào)節(jié)的,稱為NOVAFLAM型,因此燃燒器的性能也不同。

        圖1 Rotaflam?VR與Rotaflam?WF型燃燒器的比較

        據(jù)報(bào)導(dǎo),原法國(guó)皮拉得公司改進(jìn)后的Ro?taflam?WF型四風(fēng)道燃燒器,不僅可以燃燒100%的替代燃料,使亞硫化物含量<0.03%,不影響熟料質(zhì)量和窯的操作性能,而且還可以降低NOx的形成,操作時(shí)可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)火焰形狀,形成均勻理想的窯皮。具體應(yīng)用情況見(jiàn)表4。

        表3 改進(jìn)前后兩種燃燒器主要參數(shù)的比較

        表4 改進(jìn)后的Rotaflam?WF型四風(fēng)道燃燒器的具體應(yīng)用情況表

        因?yàn)?W=1J/S=3 600J/h,所以1MW≈0.86G cal/h。表3中的(2.8~3.8)(N/MW)/0.86=(3.26~4.42)N/(G cal/h)=(3.26~4.42)N·h/G cal。同理,(8~12)N/MW=(9.30~13.95)N·h/G cal。這就將單位功率推力表示法換算成了單位熱量推力表示法,可見(jiàn)其本質(zhì)是相同的,只是由于單位不同,而數(shù)值有所變化。

        3.4 相對(duì)推力表示法

        丹麥?zhǔn)访芩梗‵.L.Smidth)公司采用相對(duì)推力表示法,即燃燒器的相對(duì)推力F0,等于以百分?jǐn)?shù)表示的,一次風(fēng)中的凈風(fēng)風(fēng)量L1與其噴出速度V1的乘積,可用式(5)進(jìn)行計(jì)算[11]:

        式中:

        F0——燃燒器的相對(duì)推力,%·m/s

        L1——以百分?jǐn)?shù)表示的一次風(fēng)中凈風(fēng)的風(fēng)量,%

        V1——一次風(fēng)中凈風(fēng)的噴出速度,m/s。因?yàn)槎囡L(fēng)道煤粉燃燒器各個(gè)風(fēng)道的噴出速度不同,所以V1應(yīng)是各個(gè)風(fēng)道噴出速度的加權(quán)平均數(shù)。

        燃燒器的相對(duì)推力應(yīng)滿足F0=1 250~1 850%·m/s,F(xiàn)0取值根據(jù)煤質(zhì)的不同而不同[11]。煤質(zhì)差取大值,煤質(zhì)優(yōu)取小值。如果燃燒無(wú)煙煤,應(yīng)取F0=1 850%·m/s。這種表示方法看起來(lái)很奇怪,其單位“%·m/s”在任何科學(xué)技術(shù)書(shū)籍中都查不到,但用起來(lái)卻很方便。若以用百分?jǐn)?shù)表示的一次風(fēng)量中的凈風(fēng)風(fēng)量L1為橫坐標(biāo),噴出速度V1為縱坐標(biāo),將二者的關(guān)系制成曲線即可指導(dǎo)操作,如圖2所示。假設(shè)根據(jù)煤質(zhì)確定相對(duì)推力F0=1 800%·m/s,當(dāng)一次凈風(fēng)量為L(zhǎng)1=10%時(shí),則噴出速度必須V1≥180m/s;當(dāng)一次凈風(fēng)量降到L1=5%時(shí),噴出速度就必須提高到V1≥360m/s,否則,就會(huì)出現(xiàn)推力不足的情況。另外,各個(gè)風(fēng)道的噴出速度Vi與風(fēng)量Li成正比,與噴出面積Ai成反比,按式(6)即可計(jì)算:

        圖2 燃燒器噴燃管噴出速度V1與一次風(fēng)中凈風(fēng)量L1的關(guān)系曲線圖

        對(duì)于大多數(shù)的煤粉燃燒器而言,當(dāng)燃燒器噴燃管設(shè)計(jì)制造好以后,其噴出面積Ai就固定不變了。若要提高噴出速度Vi,就必須增大一次風(fēng)的風(fēng)量Li。當(dāng)Li增大一倍,噴出速度Vi就隨之增大一倍。眾所周知,一次風(fēng)的風(fēng)量Li是不宜過(guò)大的。若要提高噴出速度Vi,只有在設(shè)計(jì)時(shí)將噴出面積Ai減小,這涉及到燃燒器的設(shè)計(jì)理念問(wèn)題。為了增大煤粉燃燒器的適應(yīng)能力,將噴燃管出口的噴出面積Ai設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)的。這樣,在風(fēng)量Li不變的情況下,就能改變各個(gè)風(fēng)道的噴出速度Vi,創(chuàng)造更好的操作條件。如法國(guó)皮拉得公司的Rotaflam型、天津博納的TJB-KP型等煤粉燃燒器都屬于這種。

        由上述可見(jiàn),在這四種表示方法中,以最后一種最為直觀和簡(jiǎn)便,還可指導(dǎo)操作。另外,從操作范圍也可看出,四風(fēng)道煤粉燃燒器的性能明顯優(yōu)于三風(fēng)道煤粉燃燒器。顯然,一次風(fēng)中的凈風(fēng)風(fēng)量減少,但噴出速度高,所以火焰的推力不小。再者也可看出,雖然對(duì)推力的表示方法不同,可是在本質(zhì)上并沒(méi)有區(qū)別,可以互相轉(zhuǎn)換。

        在這里需要特別指出的是,在上述的推力計(jì)算中,或者推力表示法的計(jì)算中,都是以一次風(fēng)中的凈風(fēng)量為計(jì)算參數(shù),這是因?yàn)閲?guó)外大都將凈風(fēng)稱為一次風(fēng),而不考慮煤風(fēng)對(duì)燃燒器推力的影響。只有原法國(guó)皮拉得公司和法國(guó)拉法基水泥公司才將煤風(fēng)產(chǎn)生的推力計(jì)算在內(nèi)。

        4 對(duì)推力大小的討論

        對(duì)于單風(fēng)道煤粉燃燒器,即大家習(xí)稱的噴煤管,其一次風(fēng)率一般約為30%~40%,一次風(fēng)的噴出速度V1=50~70m/s。如果采用相對(duì)推力表示法進(jìn)行計(jì)算,則其相對(duì)推力F0=(30~40)×(50~70)=(1 500~2 800)%·m/s??梢?jiàn),單風(fēng)道煤粉燃燒器的最大相對(duì)推力,比丹麥?zhǔn)访芩构緦?duì)Duoflex型四風(fēng)道煤粉燃燒器所規(guī)定的最大相對(duì)推力F0=1 850%·m/s還要大。顯然,這不能說(shuō)明單風(fēng)道煤粉燃燒器的性能比Duoflex型好。從法國(guó)拉法基水泥公司對(duì)煤粉燃燒器單位熱量推力的要求看,只要>8N·h/G cal即可。從巴西格瑞柯—茵菲爾技術(shù)裝備公司的FlexiflameTM型煤粉燃燒器也可看出,對(duì)單位熱量推力的要求,一般在7~9N·h/G cal即可,最大也不能超過(guò)12N·h/G cal。

        燃燒器推力的大小固然是決定其性能的一個(gè)不可忽視的重要指標(biāo),但不是唯一的。推力不足的燃燒器,必定是一個(gè)性能不好的燃燒器。推力過(guò)大的燃燒器,不僅浪費(fèi)能源,而且其性能也不一定好。燃燒器的性能與其結(jié)構(gòu)的合理性等諸多因素息息相關(guān),如果結(jié)構(gòu)和其他有關(guān)因素不合理,即使推力很大,也達(dá)不到預(yù)期效果。

        5 結(jié)語(yǔ)

        (1)推力的作用,是使煤粉燃燒器能夠形成煅燒物料所需的良好火焰形狀,推力并非越大越好,而是夠用就行。推力過(guò)大,不僅影響燒成系統(tǒng)潛力的正常發(fā)揮,而且浪費(fèi)電能。

        (2)推力與動(dòng)量、沖量或沖力的概念不同。推力是力而不是其他,推力在使用操作中隨時(shí)都在變化,不是固定不變的。

        (3)對(duì)于燃燒固體燃料的燃燒器,一次風(fēng)量應(yīng)包括燃料輸送風(fēng)。一次風(fēng)量不宜過(guò)大,風(fēng)量過(guò)大,不僅影響系統(tǒng)潛能的正常發(fā)揮,增大NOx的排放,對(duì)節(jié)能減排也非常不利[12],而且還會(huì)加劇噴燃管尤其是頭部件的磨損,縮短其使用壽命。

        (4)由表2可以看出,燃燒器所需要的推力大小與燃料品種有關(guān)。固體燃料最大,燃?xì)夂腿加拖鄬?duì)要小一些,這是因?yàn)槿細(xì)夂腿加偷妮斔秃蛧娚洳恍枰諝?,不?huì)產(chǎn)生推力。

        吉爾吉斯斯坦南方建材2 500t/d熟料生產(chǎn)線項(xiàng)目竣工

        11月2日上午10點(diǎn),天津院有限公司承建的F201-吉爾吉斯斯坦南方建材2 500t/d熟料生產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目舉行了盛大的竣工開(kāi)業(yè)典禮,吉爾吉斯斯坦國(guó)家總統(tǒng)索隆拜·熱恩別科夫出席了儀式。

        天津院有限公司承建的該項(xiàng)目于2017年5月25日正式開(kāi)始施工,12月30日完成主機(jī)設(shè)備安裝,2018年7月5日點(diǎn)火,9月27日完成項(xiàng)目性能指標(biāo)考核。

        索隆拜·熱恩別科夫總統(tǒng)在典禮上發(fā)表講話,盛贊天津院以非??斓乃俣韧瓿闪耸炝仙a(chǎn)線的建設(shè)目標(biāo),為吉爾吉斯斯坦創(chuàng)建了一座現(xiàn)代化的工廠,提供了大量的就業(yè)機(jī)會(huì),是“一帶一路”經(jīng)濟(jì)合作發(fā)展的又一模范工程。

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