新型噴煤管燃油噴霧裝置的設計使用

趙小雷

回轉窯燃燒器通常采用點火油泵加油槍的點火方式，用于點火的介質主要是輕質柴油。輕質柴油的粘度只有3～8mm2/s，且潤滑性很差，嚴重制約了點火油槍的使用效果及整個燃燒器的性能。筆者就燃燒器噴霧裝置結構的優(yōu)化進行了探討并在實踐中進行了驗證。

1 存在問題

我公司現(xiàn)有一條4 000t/d新型干法水泥熟料生產(chǎn)線，熟料燒成系統(tǒng)窯頭采用四通道DJGX型低氮燃燒器。噴煤管油槍燃油噴霧裝置為單通道S2型，由油槍噴嘴、螺旋霧化片、外套三部分經(jīng)過精密機加工后組裝在一起（見圖1），通過外套的螺紋與高壓油管道相連。高壓油管道用ND40無縫鋼管制作而成，高壓油通過切向槽在旋流霧化片的作用下被霧化。

噴煤管油槍燃油噴霧裝置結構簡單緊湊，操作方便，燃燒能力較強，噪聲小。但這種結構形式霧化柴油的效果不好，液霧不能盡快進入速燃期，燃燒速率偏低，以致火焰剛度偏小，柴油燃盡率不高。為了保持火焰強度，必須保證較高的供油壓力，使之形成強度均勻的火焰形狀。在回轉窯冷態(tài)點火烘窯過程中，單通道油槍油壓的調節(jié)受到限制。油壓過低會造成霧化效果差，油滴落在耐火磚上，對耐火磚損傷較大；油壓過高，柴油使用量較大，相應提高了熟料的生產(chǎn)成本。

2 解決方案

為降低點火成本，我公司決定對窯頭噴煤管油槍燃油噴霧裝置進行技術升級改造。新型噴煤管油槍燃油噴霧裝置采用氣液兩路雙通道結構形式以及氣液兩相流在霧化噴嘴內(nèi)外混合的方式，具有霧化效果好、射程遠的特點。當氣液兩路相遇時，液體和氣體在噴嘴內(nèi)部的霧化腔內(nèi)混合，高壓氣體帶動霧滴在噴嘴出口外部空間加速、碰撞、合并和破碎，使得霧滴粒徑減小。與常規(guī)單通道油槍的霧化原理不同，新型油槍是用高壓氣體作為霧化的動力，油氣兩路在油槍噴嘴霧化腔內(nèi)充分混合（見圖2），在高壓氣流的

帶動下形成細小均勻的燃油液霧，達到噴霧效果，所需的能量遠小于常規(guī)噴嘴。

油槍內(nèi)部的供油管路采用規(guī)格為DN15的小直徑高壓輸送管路輸送柴油，柴油供油壓力控制在0.4～0.6MPa。氣體管路同樣采用DN40低中壓流體無縫鋼管制作而成，氣壓控制在0.8～1MPa左右。在油槍尾部通過自鎖式快速接頭與油氣管路兩路相連接（見圖3），保證了氣液兩路的相對獨立性，減小了柴油反壓進入氣體管路的可能性。

油氣兩路分別采用規(guī)格為DN15和DN20的鋼絲纏繞增強液壓軟管，與外部管路相連，新型油槍外部油氣管路圖見圖4。油氣兩路雙通道的結構形式設計，可以通過改變輸油壓力和氣體管路壓力來調節(jié)油槍噴嘴出口的火焰形狀。同時，油氣兩路在油槍噴嘴霧化腔內(nèi)充分混合產(chǎn)生細小均勻的液霧，霧化能量較少且大多來源于高壓氣體，既增加了霧化效果，又降低了柴油消耗量，從而降低了噸熟料成本。

圖1 傳統(tǒng)油槍噴霧裝置

圖2 新型油槍噴嘴

圖3 新型油槍尾部油氣兩路連接方式圖

圖4 新型油槍外部油氣管路圖

3 使用效果

以一個月的實際運行情況為例，在錯峰停窯期間，對窯內(nèi)部分耐火磚和預熱器部分澆注料進行更換后點火，烘窯過程中共計消耗柴油6.87m3。在對燃油噴霧裝置進行技改后，同樣的烘窯時間共計消耗柴油2.75m3，節(jié)省柴油量高達60%。以4 000t/d水泥熟料生產(chǎn)線正常運行時所需柴油量計算，年節(jié)約生產(chǎn)成本7.2萬元。

新型噴煤管油槍噴霧裝置由單一的單通道結構改造為了氣液兩相流的雙通道結構形式。與傳統(tǒng)的單通道油槍噴霧效果相比，采用帶霧化腔的新型不銹鋼霧化噴頭進行氣液混合的方式（見圖5），柴油霧化效果更好；油槍使用壓縮空氣作為霧化介質和助燃空氣，燃燒更充分，更迅速，形成的油霧均勻不滴油；火焰形狀調節(jié)靈活，火焰穩(wěn)定有力。新型油槍外部油氣管路設置了兩路油量調節(jié)閥DN15，油量大小可調，LS-10型活塞式流量表可實時監(jiān)控柴油用量，兩路都設有DN15過濾器，保證一路開啟時可實現(xiàn)不停機清理供油管路。

圖5 帶霧化腔的不銹鋼霧化噴頭

4 結語

該噴霧裝置既可調節(jié)氣液比，又可控制霧滴的大小。在同樣的點火升溫條件下，新型噴煤管燃油噴霧裝置燃油使用量大幅降低，柴油使用量＜80kg/h，較傳統(tǒng)油槍可節(jié)省柴油用量60%以上，可有效降低企業(yè)生產(chǎn)成本。