用于改善回轉(zhuǎn)窯中副燃料的燃燒的方法和設(shè)備以及用于使用燃燒器組件改裝回轉(zhuǎn)窯的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于例如用于水泥制造的回轉(zhuǎn)窯的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]回轉(zhuǎn)窯可以是特別大型的設(shè)施，通常窯或爐子的長度大于50m。
[0003]可以使用不同燃料來加熱窯。
[0004]一般而言，回轉(zhuǎn)窯具有用于諸如油、氣和粉煤之類的主燃料的至少一個主燃燒器?？梢蕴峁┨砑悠渌剂弦灰患此^的副燃料一一的選擇。作為副燃料，可以考慮許多材料，包括廢塑料、紡織廢料、舊輪胎等。這些副燃料通常作為小顆粒、碎肩或碎片通過壓縮空氣供給。通常，副燃料具有比主燃料低的熱值。因此，它的完全燃燒通常需要另外的措施，特別是為了防止或減少污染物的排放。
[0005]回轉(zhuǎn)窯的基本結(jié)構(gòu)例如被記載在EP O 866 295 Al中。該申請?zhí)岢鐾ㄟ^使用氧氣噴槍供給液氧來改善燃燒。
[0006]同樣，回轉(zhuǎn)窯的基本結(jié)構(gòu)例如被記載在EP I 065 461 BI中。其中還提出了通過添加氧來改善副燃料的燃燒。
[0007]在US 6 318 278 BI中，描述的回轉(zhuǎn)窯的構(gòu)造同本發(fā)明。該文獻還顯示了在后內(nèi)部燃燒區(qū)域中使用氧氣噴槍，其中還考慮了保持與主燃燒器的方向成一定角度的供氧。
[0008]EP O 726 437 Al涉及回轉(zhuǎn)窯中的不同氧氣噴槍，其中氧氣噴槍之一被導(dǎo)入燃燒器組件的中心。然而，在此未涵蓋副燃料的使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目標是優(yōu)選通過利用典型燃燒器組件的可行方案來改善回轉(zhuǎn)窯中的副燃料的燃燒，特別是為了減少一氧化碳的排放而不由此使諸如氮氧化物之類的其它不期望的污染物的排放增加到規(guī)定極限之上。
[0010]為了實現(xiàn)該目標，采用根據(jù)權(quán)利要求13的方法和根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備?？蓡为毣蛳嘟Y(jié)合地使用的有利實施例在相應(yīng)從屬權(quán)利要求中公開。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，改善供給到回轉(zhuǎn)窯的副燃料的第一流的燃燒的方法——其中回轉(zhuǎn)窯燃燒器組件優(yōu)選具有圓柱形燃燒器組件，帶有幾何中心軸線、被設(shè)計成供給主燃料的主燃燒器組件和用于各種介質(zhì)的多個給送通道，所述通道之一被設(shè)計成例如以壓縮空氣流中的顆?；蛩榧缧问焦┙o副燃料一一的特征在于，用于富氧氣體、特別是氧氣或富氧液體、尤其是液氧的管狀氧氣噴槍具有配置在其給送端的傾斜噴嘴，并位于燃燒器組件的給送通道中或給送通道上，其中氧氣噴槍定位成從噴嘴出來的氧形成朝向第一流并沖擊或撞擊第一流的第二流。
[0012]氧氣噴槍優(yōu)選地安裝或定位在燃燒器組件的所述給送通道中(S卩，內(nèi)部)。對于這種實施例，氧氣噴槍還可從燃燒器的后端(即，從遠離爐子內(nèi)部的冷側(cè))接近。
[0013]然而，還可以將所述氧氣噴槍安裝在所述通道上，即通道的位于燃燒器熱側(cè)(即朝爐子內(nèi)部)的末端上。在后一種情況下，氧氣噴槍可以特別短，或甚至可以基本由這種傾斜噴嘴組成。
[0014]所使用的氧氣具有技術(shù)上可行的純度和濃度。同樣，液氧也可具有工業(yè)上可行的純度。
[0015]在本文中:
[0016]?“富氧氣體”指的是氧(02)含量介于50%與100%體積含量之間、優(yōu)選介于80%與100%體積含量之間的氣體；
[0017]?“氧氣”指的是氧(02)含量介于90%與100%體積含量之間、優(yōu)選介于95%與100%體積含量之間且更優(yōu)選介于99%與100%體積含量之間、優(yōu)選介于80%與100%體積含量之間的氣體；
[0018].“富氧液體”指的是氧(02)含量介于50%與100%體積含量之間的液體；
[0019]?“液氧”指的是氧(02)含量介于90%與100%體積含量之間、優(yōu)選介于95%與100%體積含量之間且更優(yōu)選地介于99%與100%體積含量之間的液體；
[0020].兩股流體流在流的取向為這樣時被說成是彼此沖擊或撞擊，即它們成一定角度朝向彼此定向成使得兩股流在它們各自的噴射位置下游的一位置處交匯；
[0021]?“彎曲噴嘴”與“傾斜噴嘴”同義且指的是這樣的噴嘴:其在槍的給送端定位成沿一噴射方向(該噴射方向與位于噴嘴上游的槍的軸向、也就是與幾何中心軸線形成非零角度)引導(dǎo)流體流。
[0022]燃燒器組件通常在回轉(zhuǎn)窯的一個縱向端如此地定位:通常使得燃燒器組件的幾何中心軸線與回轉(zhuǎn)窯的縱向軸線重合。燃燒氣體通常在與燃燒器組件相對的縱向端處從窯排出。
[0023]一般而言，副燃料在主燃燒器上方或在主燃燒器的上部區(qū)域中供給到回轉(zhuǎn)窯，使得副燃料通過主燃燒器的主燃料火焰的上升熱點燃并利用周圍的氧燃燒。
[0024]實驗表明，在副燃料的點燃之前或期間已經(jīng)專門地向副燃料的第一流供氧可以顯著改善其燃燒。如果氧或富氧流體的第二流遭遇或沖擊副燃料的第一流，則在副燃料的隨后燃燒中產(chǎn)生比在這兩股流之間沒有這種沖擊的情況下少得多的一氧化碳。
[0025]對于本發(fā)明，由氧氣噴槍供給的氧或富氧流體可以比對于回轉(zhuǎn)窯中的非定向氧給送有效得多地使用。
[0026]應(yīng)當指出的是，用于大型回轉(zhuǎn)窯的典型燃燒器組件自身可具有約1m的長度。因此不存在將氧氣噴槍布置成傾斜于主流動方向(其通常與燃燒器組件的幾何中心軸線重合)傾斜或傾斜于副燃料(第一流)的流動方向延伸而不對設(shè)施或組件作出顯著改變的實用方式。
[0027]根據(jù)本發(fā)明，氧氣噴槍經(jīng)給送通道導(dǎo)入之中，典型的燃燒器組件會具有若干給送通道，但在窯的給定操作狀態(tài)下不使用給送通道。這種給送通道例如可平行于燃燒器組件的幾何軸線。位于氧氣噴槍的給送端的彎曲或傾斜噴嘴沿期望方向引導(dǎo)(氧或富氧流體的)第二流。
[0028]當使用副燃料時，主燃燒器繼續(xù)使用主燃料工作，其中主燃料的所述燃燒在回轉(zhuǎn)窯的進一步操作中支持或促進副燃料的完全燃燒。
[0029]—般而言，為了實現(xiàn)本發(fā)明的目標，以氧氣噴槍及其傾斜噴嘴相對于用于副燃料的給送通道的正確旋轉(zhuǎn)角度將氧氣噴槍插入可用的給送通道中(或?qū)⒀鯕鈬姌尠惭b在所述給送通道上)、實現(xiàn)第二流相對于第一流的正確取向并由此實現(xiàn)第二流與第一流之間的沖擊即可。
[0030]特別地，在幾何上困難的狀態(tài)下以及對于回轉(zhuǎn)窯中可能的旋流，仍然有用的是測量排氣中非期望成分、特別是一氧化碳的量，并通過精確調(diào)整的方式來旋轉(zhuǎn)氧氣噴槍和/或修改氧的供應(yīng)以實現(xiàn)所述非期望成分的最低排放或至少對于排氣中的全部各種非期望成分而言可接受的值。實際上，許多國家對此類排放規(guī)定了最大值。這允許即使對于窯內(nèi)的復(fù)雜流動狀態(tài)也可以實現(xiàn)特別清潔的燃燒。這種精確調(diào)整在氧氣噴槍安裝在給送通道內(nèi)部時最容易實現(xiàn)。
[0031]該方法優(yōu)選配置成使得:第二流在離燃燒器組件一距離處沖擊或撞擊第一流，該距離對應(yīng)于低于窯內(nèi)部長度的10%、優(yōu)選低于窯內(nèi)部長度的4%。
[0032]例如，在如上所述的大型設(shè)施的情況下，該方法優(yōu)選配置成使得:第二流在離開燃燒器之后在不足5m內(nèi)、優(yōu)選在不足2m內(nèi)撞擊第一流。這樣，使得來自氧氣噴槍的氧不會主要用來升高在回轉(zhuǎn)窯中更下游發(fā)生的主燃料燃燒期間的溫度(這會引起一氧化氮的產(chǎn)量增加)，而是主要用來促進副燃料的燃燒。
[0033]由氧氣噴槍供給的氧還可以用來實現(xiàn)輕微的超化學計量比，即氧相對于爐子中的燃料的過剩，以實現(xiàn)沿回轉(zhuǎn)窯長度所有燃料(主燃料和副燃料)的可能的最完全的燃燒。
[0034]還公開了用于改善作為第一流供給到回轉(zhuǎn)窯的副燃料的燃燒的根據(jù)本發(fā)明的裝置。該回轉(zhuǎn)窯具有燃燒器組件，該燃燒器組件包括用于主燃料的主燃燒器和用于各種介質(zhì)的多個給送通道，所述給送通道之一一一稱為副燃料通道一一是用于例如以壓縮空氣流中的顆?；蛩榧绻┙o副燃料的第一流的給送通道。該裝置或設(shè)備的特征在于，用于富氧氣體、特別是氧氣或用于富氧液體、尤其是液氧的管狀氧氣噴槍位于另一個所述給送通道一一稱為氧通道一一中。所述氧氣噴槍具有布置在其給送端的彎曲或傾斜噴嘴。從噴嘴出來的富氧氣體或液體形成第二流。氧氣噴槍的傾斜噴嘴定位成使得:在回轉(zhuǎn)窯工作期間，所述富氧氣體或液體的第二流沖擊由副燃料通道供給的副燃料的第一流。氧氣噴槍的傾斜噴嘴因此精確地定位成使得它朝用于副燃料的第一給送通道轉(zhuǎn)向。
[0035]為了有利于噴嘴沿正確位置的取向，氧氣噴槍優(yōu)選具有用于指示傾斜噴嘴在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部的方向/取向的裝置(角位置指示器)。氧氣噴槍優(yōu)選具有當槍位于氧通道中時在燃燒器組件的后部或后端突出的角位置指示器。這例如可以是位于氧氣噴槍外側(cè)并與傾斜噴嘴對齊的標記或方向箭頭