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小型煤粉预燃室燃烧器是一种燃烧煤粉的新型炉窑烘干加热设备,具有体积小、热利用率高、节能环保、使用方便等优点,目前在沥青搅拌机上使用较多。本文在介绍沥青搅拌机用小型煤粉预燃室燃烧器所用燃料(煤粉)的基础上,介绍其组成、功用及维护方法。
1.煤粉
小型煤粉预燃室燃烧器使用的燃料为煤粉,使用时应主要考核煤粉的煤质和粒径。为便于介绍小型煤粉预燃室燃烧器组成及功用,先将煤粉的煤质和粒径进行简要介绍。
(1)煤质
煤质成分极其复杂,但影响燃烧的因素主要有发热量、挥发分、灰分、水分等。
煤的发热量是反映煤质好坏的重要指标,当煤的发热量低到一定数值时,不仅使燃烧不稳定、不完全,而且会导致熄火。挥发分是在较低温度(280~400℃)下就能够析出和燃烧的成分,其可为点火和燃烧提供有利保障。煤的灰分在燃烧过程中不但不会发出热量,而且还要吸收热量。煤中灰分含量越大,发热量越低,容易导致点火困难和点火延迟。煤中含有少量水分对燃烧有利,但水分含量过大时对燃烧不利。
(2)粒径
煤粉在燃烧室内燃烧时停留时间很短,若煤粉粒径过大,煤粉中的焦碳不能完全燃烬,就会增大煤渣中的含碳量和热损失;若煤粉粒径过小,煤粉燃烧时被气流带出,就会增加锅炉烟气中的飞灰热损失。因此应根据煤粉粒径合理调整给风量,才能使煤粉取得良好燃烧效果。煤粉粒径与燃烧时间对应关系如附表所示。
2.燃烧器组成及功用
小型煤粉预燃室燃烧器主要由燃烧室、供风系统、供煤系统、点火系统及控制系统等组成,具体结构如附图所示。
(1)燃烧室
燃烧室是煤粉炉燃烧设备的主要组成部分,由燃烧腔和喷火口组成。其作用是将煤粉和燃烧所需空气进行合理配比,并形成气流,以使煤粉迅速、稳定地燃烧。因此,风速与煤粉的配比十分重要。适宜的风煤比,不仅可使燃烧室稳定燃烧,还可使火焰不偏斜,不冲刷燃烧室内的耐火砖。
燃烧室内部尺寸是根据火焰传播速度与煤粉燃尽时间确定的。当煤粉挥发分为30%、灰分为15%时,火焰传播速度可达11m/s;当煤粉挥发分为30%、灰分为5%时,火焰传播速度可达13m/s;当煤粉挥发分为15%、灰分为15%时,火焰传播速度可达4m/s。
(2)供风系统
供风系统由风机和风道组成,需要时可配置空气加热设备。其作用是向燃烧室提供稳定足量的空气。供风系统向燃烧室提供一次风和二次风:一次风携带煤粉进入燃烧室内,并提供初期燃烧及对氧气的需求;二次风在煤粉中的挥发分燃烧时输入,主要是提供燃烧所需氧气。
一次风的最小风速是由煤粉输送高度和煤粉粒径决定的,而最大风速需根据燃烧室燃烧所需要的最佳风量决定。一次风速一般为12~25m/s,如果煤粉挥发分较高,可适当提高风速。风速过大,煤粉容易脱火;风速过小,煤粉则易回火。一次风风量应尽量减小,这样可降低能耗、增加二次风温度。为此,一次风应增设风量调节阀,以增强煤粉适应范围。
二次风主要用于火焰调节,以起到收缩火焰宽度和增加火焰长度的作用。二次风风速一般为18~35m/s,如果煤粉挥发分较高,可适当提高风速。风量是根据煤粉燃烧所需氧气决定的,而煤粉燃烧所需氧气是根据煤质化验结果确定。计算出煤粉所有元素完全燃烧所需氧气量,乘以海拔高度修正系数换算出空气量,再乘以过量空气系数(1.2-1.8)即可得出。
(3)供煤系统
供煤系统由磨煤机和输煤管道组成。磨煤机的作用是将烟煤破碎到一定粒径(120目~300目)后,通过输煤管道将煤粉输送至燃烧器。煤粉出口的气流应有足够的扰动性,这样不仅可使煤粉与气流充分混合、分布均匀,还可使煤粉气流扩散角能在一定范同内调节。
供煤系统应能提供满足燃烧室对燃烧所需煤粉的最小粒径,并应尽可能降低煤粉线速度,提高磨煤机锤头的使用寿命。煤粉与空气的混合浓度在0.3~0.6kg/m3时极易引起爆炸,因此使用中应避免其在这个浓度范围内。煤粉的保存应落实防爆措施,煤粉堆积时要保持良好通风,防止煤粉温度升高后发生自燃。
(4)点火系统
点火系统由供油装置和点火枪组成。其作用是通过高能点火装置先点燃燃油,再引燃煤粉。当燃烧腔的温度达到煤粉中的挥发分充分析出燃烧、且其产生的热量能够点燃煤粉时,即可停止供油。此时点火系统停止工作,退出点火枪,燃烧器进入正常工作状态。
(5)控制系统
控制系统由点火控制系统、运转控制系统、配风控制系统组成,其作用是控制燃烧器的各系统动作,保证燃烧器正常运转。其中点火控制系统用于在燃烧器开启时控制供油系统与点火枪;运转控制系统用于控制炉膛的自动旋转与自动运行;配风控制系统作用是根据燃烧效果与热量需求实时调整燃烧器的配风,保证燃烧风煤比始终处于最佳状态。
3.维护方法
小型煤粉预燃室燃烧器关键部件及系统的维护方法如下:
一是燃烧室检查。主要查看燃烧室内耐火材料损坏程度,及时清理燃烧室内部炉渣,修补炉衬。
二是供风系统检查。主要查看风道有无堵塞,风量及风压能否达到使用要求。
三是供煤系统检查,首先查看磨煤机及燃烧器运转部位轴承润滑状况,如发现油脂积垢或缺少,应清理并更换新润滑脂;其次查看供煤系统磨煤机内部,锤头及内衬磨损严重时,应更换新件,磨煤机连接螺栓松动应紧固,内部扇叶磨损严重应予以更换。
四是点火系统检查。主要查看点火枪放电电极端部是否有积炭,有积炭应及时清除;查看供油装置是否缺油,必要时补充轻油。
五是控制系统检查。整体控制箱不容易出问题,只需要检查限位开关与传感器是否损坏,能否起到安全保护作用。
(作者地址:河南省南阳市溧河工业园新能源产业聚集区纬十路河南陆德筑机股份有限公司研发中心473000)