KHD 燃燒室——靈活使用代用燃料

水泥工業(yè)為減少CO2排放和降低生產(chǎn)成本，采用工業(yè)廢物、城市生活垃圾作代用燃料取代燃煤、油和天然氣，而代用燃料存在熱值低、濕含量高、熱值波動等問題，為此KHD 公司開發(fā)了用于代用燃料的分解爐燃燒室。情況如下：

（1）現(xiàn)有分解爐

KHD 公司的分解爐主要有PYROCLONR 和PYROCLONR LOW NOx兩種，上述兩種分解爐能滿足大量燃燒代用燃料和NOx排放值＜500mg/m3（標(biāo)）的需求。常規(guī)原燃料的入窯物料分解率為90%～95%，分解爐出口溫度為860～890℃，燃料停留時間為3s，且可進(jìn)行分級燃燒，設(shè)置SNCR以控制NOx排放需求。

隨著燃料性能的變化，一些燃料的停留時間相應(yīng)改變。褐煤、低揮發(fā)分煤、天然氣燃燒時間為3～4s，而對于難燃燒的燃料（石油焦、無煙煤）則超過5s。此外，還需按燃料揮發(fā)分控制燃料細(xì)度，以使燃料完全燃燒。

松軟狀代用燃料大多數(shù)水分含量高、顆粒大，所含能量及熱值低，煙氣停留時間超過5.5s，現(xiàn)有分解爐在燃料燃燒時的氧含量、燃燒溫度、停留時間、煙氣湍流、煙氣速度、NOx排放值均難于滿足需求，為此，開發(fā)了帶燃燒室PYROCLON RCC的分解爐系統(tǒng)（圖1）。

（2）帶燃燒室PYROCLON RCC 的分解爐系統(tǒng)（圖2、圖3）

帶燃燒室PYROCLON RCC分解爐系統(tǒng)主要是提高了爐內(nèi)氧含量和燃燒溫度，延長了煙氣停留時間和燃料燃燒時間，增強了煙氣旋流，加快了煙氣速度，滿足了難于煅燒的代用燃料工況需求。分解爐燃料代用量可達(dá)100%。

燃燒室設(shè)置在分解爐上升管道邊，高溫三次空氣分三路進(jìn)入燃燒室，一路為燃燒空氣，進(jìn)入燃燒室頂部燃燒器附近，另兩路為旋流空氣，切線進(jìn)入燃燒室上部圓柱體。各路風(fēng)管內(nèi)均設(shè)置閥板，通過控制風(fēng)量來控制燃料燃燒溫度，燃燒室頂部上二級預(yù)熱器預(yù)熱的生料下落至旋流空氣進(jìn)入燃燒室前的管道上。

在燃燒室頂部設(shè)置與回轉(zhuǎn)窯燃燒器類似的多風(fēng)道燃燒器，燃燒器中心管道直徑高達(dá)800mm，可燃燒塊狀燃料，另一特別不需熱的三次空氣也可點火燃燒。

和常規(guī)的分解爐相比，燃燒室的優(yōu)點是松軟塊狀代用燃料在氧含量高、溫度高的三次空氣內(nèi)燃燒，燃燒溫度超過1200℃，此外，經(jīng)預(yù)熱的熱生料隨三次空氣切線進(jìn)入燃燒室，隨旋轉(zhuǎn)氣流在燃燒室柱體側(cè)墻形成料塵旋轉(zhuǎn)。將燃燒室斷面分成兩個部位，即中心火焰部位和側(cè)墻邊無火焰料塵氣流部位。中心火焰部位燃料燃燒，而側(cè)墻邊，料塵受火焰、高溫?zé)煔廨椛浜蛯α饔绊?，料溫增高，相?yīng)避免側(cè)墻耐火磚直接受熱損壞。

燃燒室頂部倒錐體的優(yōu)點是反射火焰，有利于火焰溫度提高和頂部耐火磚的牢固。燃燒器噴射旋流空氣有助于穩(wěn)定火焰和已燃燒的燃料和熱煙氣返回，利于燃料完全燃燒。

三次空氣直接通向燃燒室頂部的優(yōu)點是向火焰根部供氧，其原因是燃料燃燒時，火焰根部氧消耗量大，易形成缺氧，不利于無煙煤或濕含量較高的代用燃料燃燒，而供向頂部的三次空氣為火焰提供更多的氧，提高燃燒溫度，促使不易燃燒的燃料燃盡。

圖1 KHD公司RYROCLON分解爐型式

圖2 PYROCLON R CC三次風(fēng)進(jìn)風(fēng)方式

圖3 PYROCLON R CC燃燒室

表1 代用燃料生產(chǎn)線

表2 代用燃料品種及顆粒大小

燃燒室火焰和煙氣溫度主要由頂部三次風(fēng)管內(nèi)閥板控制，另一調(diào)節(jié)手段是改變?nèi)紵餍黠L(fēng)，增加旋流風(fēng)以提高火焰溫度且更為穩(wěn)定，分解爐系統(tǒng)按傳統(tǒng)方式控制，即控制出爐氣流溫度和入窯物料分解率。

燃燒室與分解爐上升管道在縮口部位連接，與室尾煙氣混合經(jīng)上升管道入預(yù)熱器，在上升管道缺氧的煙氣內(nèi)，燃料進(jìn)行后燃燒，在分解爐系統(tǒng)內(nèi)，煙氣停留時間超過6～7s。

窯縮口處煙氣速度較高，一方面補償附加的燃燒室壓降損失，另一方面建立二次、三次空氣平衡。另一優(yōu)點是高的煙氣流速，有助于分解爐燃燒室含生料煙氣和窯燃燒含塵煙氣混合，其次是阻止未燃盡的燃料塊下落至窯尾進(jìn)料室。

降低NOx的一次措施主要為：熱三次空氣從燃燒室頂部進(jìn)入燃燒器部位，溫度可以通過閥板控制在1300℃以下，阻止熱NOx生成，此外在分解爐系統(tǒng)燃料在缺氧的煙氣內(nèi)燃燒，也就是在亞化學(xué)計量狀況下燃燒，減少NOx生成，若一次措施達(dá)不到NOx控制值，可設(shè)置SNCR系統(tǒng)裝置。

燃燒室內(nèi)富氧和熱燃燒氣氛能100%的燃燒低質(zhì)且品種較多的塊狀代用燃料，在燃料供應(yīng)量波動狀況下，能靈活控制燃燒，另一優(yōu)點是不需輸送裝置，塊狀燃料控制費用低，且可大量使用代用燃料，此技術(shù)深得用戶認(rèn)可，銷售量已超過10 臺。其中兩臺生產(chǎn)線的情況見表1、表2。