一种分级燃烧的回转窑燃烧器及其控制方法与流程

本发明涉及回转窑，具体涉及一种分级燃烧的回转窑燃烧器及其控制方法。

背景技术：

1、在现代工业生产过程中，尤其是在石油压裂支撑剂的生产过程中，回转窑起着至关重要的作用。传统的石灰回转窑在处理非石灰石材料时，如石油压裂支撑剂，面临着包括温度控制的复杂性、原料的热稳定性、以及高质量产品的生产要求的新需求。这些非石灰石材料往往需要在特定温度下进行精确和均匀的热处理，以保证其物理和化学性质符合更严格的工业应用标准。

2、传统的回转窑燃烧器面临着多项挑战，如火焰长度不足、燃烧分布不均匀以及燃料利用效率低下等问题。这些问题不仅影响了生产效率和产品质量，而且导致了能源的浪费和环境污染物的增加。目前回转窑的分级燃烧通过在不同阶段或不同位置引入燃料，以优化热效率，提高温度均匀性，降低能耗，减少nox排放。还有通过结合预热器和回转窑的设计，提前预热原料，减少在回转窑内部所需的能量，从而提高能效和降低燃烧过程中的污染物排放。还有部分是通过富氧技术提升燃烧效率和煅烧过程的质量，同时尝试降低nox的生成。

3、然而，目前回转窑燃烧器的设计主要集中于窑炉内部的整体内部结构调整进行分级燃烧，因此其应用于回转窑燃烧器带来了适用性狭窄的问题，同时其增加了系统整体的复杂性，其控制整体炉膛较为困难。此外由于回转窑内部的运动的原因，物料在其中会呈现一定角度，因此其存在利用火焰燃烧能量不充分的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例提供一种分级燃烧的回转窑燃烧器及其控制方法，以解决现有回转窑燃烧器在燃烧过程中存在的火焰长度不足、燃烧分布不均匀以及燃料使用效率低下的问题。

2、本申请实施例提供以下技术方案：一种分级燃烧的回转窑燃烧器，包括：

3、回转窑，包括窑体，所述窑体为中空筒状结构；

4、燃烧器，所述燃烧器设置在所述窑体的内腔中，所述燃烧器包括设置在燃烧器喷枪出口的主燃烧喷嘴和周向设置在所述燃烧器喷枪侧壁上的多级补烧喷嘴；

5、将所述燃烧器喷枪在喷射方向上依次划分为a段、b段和c段，所述a段的位置对应所述窑体的中段区域，所述b段的位置对应所述窑体的前段区域，所述c段的位置对应所述窑体的顶段区域；所述多级补烧喷嘴包括周向设置在所述a段的多个一级补烧喷嘴、周向设置在所述b段的多个二级补烧喷嘴以及周向设置在所述c段的多个三级补烧喷嘴；

6、还包括燃烧器输送系统，所述燃烧器输送系统包括分别与所述主燃烧喷嘴和所述多级补烧喷嘴连接的输送管道，以及设置在所述窑体内腔中的传感器，所述输送管道上分别设置调节阀，所述燃烧器输送系统还包括控制系统，所述控制系统分别连接所述传感器和所述调节阀，用于根据所述传感器采集的实时数据，对所述调节阀的开启程度进行动态控制。

7、根据本申请一种实施例，将所述燃烧器喷枪的纵向最低点逆着所述回转窑的旋转方向偏移20-30°的区域定义为偏转区域，所述多级补烧喷嘴在所述燃烧器喷枪侧壁上的排布密度从纵向最高点至纵向最低点逐渐增大，并且在所述偏转区域时排布密度达到最大。

8、根据本申请一种实施例，所述一级补烧喷嘴的设置位置距离所述主燃烧喷嘴为13d-15d，所述二级补烧喷嘴的设置位置距离所述主燃烧喷嘴为7d-8d，所述三级补烧喷嘴的设置位置距离所述主燃烧喷嘴为3d-4d；其中，d为所述主燃烧喷嘴的直径。

9、根据本申请一种实施例，所述传感器包括温度传感器和压力传感器，用于实时采集窑内的温度和压力数据。

10、根据本申请一种实施例，所述燃烧器输送系统还包括过滤器和流量计，所述过滤器和所述流量计分别设置在所述输送管道上。

11、根据本申请一种实施例，所述一级补烧喷嘴、所述二级补烧喷嘴和所述三级补烧喷嘴的喷嘴尺寸依次减小，且所述一级补烧喷嘴、所述二级补烧喷嘴和所述三级补烧喷嘴的喷嘴尺寸均不超过0.15d，d为所述主燃烧喷嘴直径，且喷嘴的喷射角度和喷射速度均可调节。

12、根据本申请一种实施例，所述燃烧器还包括火焰监控系统和燃烧效率监控系统，所述火焰监控系统设置在窑体的燃烧罩上方，用于检测窑内的火焰稳定程度；所述燃烧效率监控系统包括所述火焰监控系统，以及设置在窑内的温度监控系统，用于通过所述火焰监控系统和所述温度监控系统测定窑内的燃烧效率。

13、本申请还提供一种分级燃烧的回转窑燃烧器的控制方法，应用于如上述的分级燃烧的回转窑燃烧器，包括：

14、在所述窑体的中段区域、前段区域和顶段区域分别设置若干传感器；

15、通过传感器实时采集窑内各区域的温度值，若采集到的所述温度值低于对应区域设定的第一温度阈值，则增大该区域对应的补烧喷嘴的燃气流量；若采集到的所述温度值高于对应区域设定的第二温度阈值，则减小该区域对应的补烧喷嘴的燃气流量；

16、通过传感器实时采集窑内各区域的压力值，若采集到的所述压力值低于对应区域设定的第一压力阈值，则增大该区域对应的补烧喷嘴的燃气流量；若采集到的所述压力值高于对应区域设定的第二压力阈值，则减小该区域对应的补烧喷嘴的燃气流量。

17、根据本申请一种实施例，所述控制方法还包括：通过火焰监控系统检测窑内的火焰稳定程度，若所述火焰稳定程度不满足设定的稳定标准，则调整所述主燃烧喷嘴或所述多级补烧喷嘴的空气与燃料的比例；其中，所述火焰稳定程度包括火焰颜色和火焰稳定性。

18、根据本申请一种实施例，所述控制方法还包括：通过燃烧效率监控系统检测窑内的燃烧效率，当监测到的燃烧效率低于设定的效率标准时，则首先调节所述主燃烧喷嘴的喷嘴角度和喷嘴流量，若燃烧效率仍未达到所述设定的效率标准，再依次调节所述三级补烧喷嘴和所述二级补烧喷嘴的喷嘴角度和喷嘴流量，最后调节所述一级补烧喷嘴的喷嘴角度和喷嘴流量，直至燃烧效率满足所述设定的效率标准。

19、与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：本发明实施例通过设计一种具有多级补燃功能的回转窑燃烧器，通过更先进的分级燃烧技术以及对燃烧器喷头的改进，进一步优化燃烧效率和降低氮氧化物的排放，实现火焰在水平方向和周向的可控分布，提升火焰的集中度和刚度，使得燃烧分布更均匀，优化能量利用，减少污染物排放。在此基础上，本发明实施例与传统的分级燃烧技术相比，这种燃烧器设计强调了操作的灵活性和维护的简便性。其设计考虑到了易于调节和快速响应生产过程变化的需求，同时在结构上更为简化，降低了维护难度和成本。

技术特征：

1.一种分级燃烧的回转窑燃烧器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的分级燃烧的回转窑燃烧器，其特征在于，将所述燃烧器喷枪的纵向最低点逆着所述回转窑的旋转方向偏移20-30°的区域定义为偏转区域，所述多级补烧喷嘴在所述燃烧器喷枪侧壁上的排布密度从纵向最高点至纵向最低点逐渐增大，并且在所述偏转区域时排布密度达到最大。

3.根据权利要求1所述的分级燃烧的回转窑燃烧器，其特征在于，所述一级补烧喷嘴的设置位置距离所述主燃烧喷嘴为13d-15d，所述二级补烧喷嘴的设置位置距离所述主燃烧喷嘴为7d-8d，所述三级补烧喷嘴的设置位置距离所述主燃烧喷嘴为3d-4d；其中，d为所述主燃烧喷嘴的直径。

4.根据权利要求1所述的分级燃烧的回转窑燃烧器，其特征在于，所述传感器包括温度传感器和压力传感器，用于实时采集窑内的温度和压力数据。

5.根据权利要求1所述的分级燃烧的回转窑燃烧器，其特征在于，所述燃烧器输送系统还包括过滤器和流量计，所述过滤器和所述流量计分别设置在所述输送管道上。

6.根据权利要求1所述的分级燃烧的回转窑燃烧器，其特征在于，所述一级补烧喷嘴、所述二级补烧喷嘴和所述三级补烧喷嘴的喷嘴尺寸依次减小，且所述一级补烧喷嘴、所述二级补烧喷嘴和所述三级补烧喷嘴的喷嘴尺寸均不超过0.15d，d为所述主燃烧喷嘴直径，且喷嘴的喷射角度和喷射速度均可调节。

7.根据权利要求1所述的分级燃烧的回转窑燃烧器，其特征在于，所述燃烧器还包括火焰监控系统和燃烧效率监控系统，所述火焰监控系统设置在窑体的燃烧罩上方，用于检测窑内的火焰稳定程度；所述燃烧效率监控系统包括所述火焰监控系统，以及设置在窑内的温度监控系统，用于通过所述火焰监控系统和所述温度监控系统测定窑内的燃烧效率。

8.一种应用于如权利要求1至7任一项所述的分级燃烧的回转窑燃烧器的控制方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

技术总结本发明提供一种分级燃烧的回转窑燃烧器及其控制方法，涉及回转窑技术领域，燃烧器包括：回转窑，包括窑体；燃烧器，所述燃烧器设置在窑体的内腔，所述燃烧器包括设置在燃烧器喷枪出口的主燃烧喷嘴和周向设置在所述燃烧器喷枪侧壁上的多级补烧喷嘴；将所述燃烧器喷枪在喷射方向上依次划分为对应窑体中段区域的A段、对应窑体前段区域的B段和对应窑体顶段区域的C段；所述多级补烧喷嘴包括周向设置在所述A段的多个一级补烧喷嘴、设置在所述B段的多个二级补烧喷嘴以及设置在所述C段的多个三级补烧喷嘴。本发明优化了燃烧效率，降低了氮氧化物的排放，实现了火焰在水平方向和周向的可控分布，提升了火焰的集中度和刚度，减少了污染物排放。技术研发人员：尹炜迪,于宁,张澍,陈斌受保护的技术使用者：北京清航空天动力科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5