I. Phân loại các vòi đốt chính hiện có trên thị trường

Có thể khẳng định rằng nhu cầu đối với vòi đốt thường thay đồi tùy thuộc vào loại công nghệ, cấu hình thiết bị, các nhiên liệu sẵn có và một loạt thông số khác. Các công ty xi măng thường thay vòi đốt cũ của mình bằng một vòi đốt mới nhằm đáp ứng những thay đổi về các hỗn hợp nhiên liệu mới được sử dụng hoặc trong các trường hợp như vòi đốt bị mài mòn quá mức, không thể xử lý được các vấn đề về công nghệ đối với vòi đốt hiện có; khi các máy làm nguội kiểu hành tinh được thay thế bằng các máy làm nguội kiểu ghi; tăng công suất và giảm lượng phát thải NOx. Dựa vào cách thức mà các dòng gió sơ cấp (PA) được phân phối và điều chỉnh, Xavier D’hubert đã phân loại (tương đối) các vòi đốt chính hiện có sẵn trên thị trường thành ba nhóm, cụ thề như sau:

a. Nhóm 1:

Nhóm này bao gồm các vòi đốt đa kênh cố định mà có từ hai đến bốn kênh gió riêng, không tính kênh ở tấm/làm nguội/hồi lưu. Gió sơ cấp (PA) được phân chia tại đầu vào vòi đốt thành các kênh hướng trục, hướng kính, xoáy, phân tán (và/hoặc các kênh khác). Lượng gió đi qua các kênh tương ứng được điều chỉnh bằng các van, các van quạt hoặc các VDF và đôi khi bằng sử dụng nhiều quạt hoặc quạt thổi.

Trong nhóm 1 này có thề kể đến vòi đốt FLEXIFLAME của GRECO, TURBO-JET của FCT, D-FLAME của Dynamis, POLFLAME của Polysius và PYRO-JET của KHD. Vòi đốt ROTAFLAM của Fives Pillard cũng thuộc loại này. Vòi đốt ROÍAFLAM đã từng là vòi đốt hàng đầu trong nhiều năm, nhưng hiện không còn được Fives Pillard đề xuất chính trong các hồ sơ dự thầu nữa.

Các thông số quan trọng trong nhóm đầu tiên này bao gồm: Số lượng các tia PA và 'chất lượng’ của chúng, theo đó, là các giá trị thực, nghĩa là: tỉ lệ giữa chiều dài và đường kính của vòi phun khí? và có bao nhiêu kênh PA hướng trục và hướng kính, cũng như các vị trí tương ứng của chúng trong vòi đốt?

Theo truyền thống, các vòi đốt ‘3 kênh' trong những năm 1980 được bố trí một kênh than xen vào giữa các kênh gió hướng trục (bên ngoài) và gió hướng kính/gió xoáy (bên trong). Trong những năm 1990, khi mà xu hướng hướng tới các vòi đốt thấp NOx bật đầu thì hai kênh gió đã được lắp ở bên ngoài kênh than. Điều này đã làm chậm lại sự phối trộn với gió sơ cấp và do vậy làm giảm nhiệt độ của ngọn lửa (và theo đó làm giảm lượng phát thải là NOx).

b. Nhóm 2:

Nhóm 2 gồm các vòi đốt mà phối trộn PA hướng trục (A) và hướng kính (R) bên trong vòi đốt trong một buồng đốt được đặt hướng về phía đầu vòi đốt. Lượng PA-A và PA-R tương ứng hoặc cường độ tương ứng của chúng có thể điều chỉnh được từ sàn vòi đốt bằng các kênh trượt. Do vậy, chỉ có một đầu ra PA riêng dụy nhất. Ngược lại, có thể có một đầu vào PA riêng tới vòi đốt với hai đầu ra riêng biệt ở phía sau phần chia tách có thề điều chỉnh trong vòi đốt. Nhóm này có vòi đốt DUOFLEX của FLSmidth và vòi đột NOVAFLAM của Pillard. Vòi đốt NOVAFLAM có môt đầu vào thông thường và hai đầu ra riêng, trong đó tỉ lệ (% hướng trục so với % hướng kính) được cố định ở giai đoạn thiết kế. Hiệu ứng xoay đạt được nhờ các cánh quạt có bước thay đổi mà làm cho nó có thể điều chỉnh được góc ra của tia gió hướng kính từ 5° đến 35°. Thiết kế VÒI đốt DUOFLEX cũ có hai dòng gió trộn lẫn nhau trước khi được phun vào qua vòi phun khí hình côn. Sự phối trộn bên trong vòi đốt này đòi hỏi các kênh sẽ phải chuyển đồl từ kênh này sang kênh khác, nên cần có một cơ chế ở phía đầu vào của vòi đốt.

c. Nhóm 3:

Là các vòi đốt có các tia phun PA hựớng trục/hướng kính có thể điều chỉnh được trong một kênh đơn, có hoặc không có chi tiết xoáy nhỏ. Nhóm này gồm có vòi đốt Mono Airduct System (MAS) của Unitherm; vòi đốt POLFLAME VN của Polysius và vòi đốt JETFLEX mới của FLSmidth; kề cả vòi đốt PYROSTREAM hiện đã ngừng sản xuất của KHD. Tất cả các vòi đốt này là các vòi đốt có thể điều chỉnh và cố định ngoại trừ vòi đốt MAS của Unitherm. Các khác biệt khác bao gồm vị trí các tia phun PA liên quan tới kênh than và sự có mặt hay vắng mặt của kênh hướng kính phụ (gốc cố định).

Mặc dù, các OEM chào bán các kiều mẫu khác nhau và có các thiết kế thay đổi xung quanh các phân loại này, các nhóm này chủ yếu phản ánh sự phát triển của thị trường từ việc tăng cường đột than/than cốc với ưu điểm là đốt gián tiếp, sang các loại thấp, cực thấp và siêu thấp NOx, đến các loại thiết kế động lượng cao cho đốt nhiên liệu thay thế, sau đó là các thiết kế đa năng và, cuối cùng là, trở lại các thiết kế cơ bản hơn) linh hoạt hơn. Các nhóm này đươc phân chia chỉ mang tính chất tương đối, vì mỗi nhóm đều có một số đặc điểm vay mượn từ các loại khác.

 

Để so sánh thêm thiết kế của mỗi vòi đốt, các thông số dựới đây cần được xem xét, cân nhắc:

• Dòng PA và vận tốc đầu ra (áp suất);

• Số lượng, khả năng điều chỉnh và các góc đầu ra PA;

• Góc phun than (đồng tâm, lệch tâm, hội tụ, phân tán);

• Các vị trí tựơng đối của tất cả các đường ống/các kênh gió và nhiên liệu;

• Phần PA ở tâm/làm nguội/ hồi lưu của vòi đốt. Phần này dao động từ không tồn tại đến các tấm có đục lỗ đơn giản đến các lỗ sàng. Cho dù một số nhà cung cấp khẳng định cần đảm bảo hồi lưu phù hợp các khí đốt vào trong ngọn lửa, nhưng trong thực tế ảnh hưởng của nó chưa được chứng minh.

Các thông số thiết kế trên được tính tóan bởi các OEM sự dụng các số liệu và các yếu số chưa xác định khác nhau, gồm cả yếu số chảy rối, số đường tiếp tuyến, số dòng xung và chảy rối. Đấy là các thông tin độc quyền của OEM và các nhà máy không được sử dụng để so sánh giữa các nhà sản xuất với nhau, ví dụ, Dynamis sử dụng hệ số hình học phi kích thước để đánh giá dòng gió sơ cấp đi vào các vùng phun nhiên liệu theo khoảng mở. FCT sử dụng thông số Craya-Curtet trong thiết kế vòi đốt, kết nối hiệu quả động lượng vòi đốt với động lượng gió sơ cấp hơn là xem xet động lượng vòi đốt riêng.

Khi phân loại và đánh giá chất lựợng vòi đốt do nhà cung cấp đề xuất, các thiết bị ngoại vi và các phụ kiện, gồm cả máy quét ngọn lửa, thiết bị đánh lửa, các thiết bị giám sát đo lường, kiểm soát độ an toàn, các quạt gió làm mát và sự cố và các thiểt bị khác... cũng cần được xem xét kỹ lưỡng.

Cuối cùng là, các yếu tố về không gian, các vị trí đấu nối cần thiết và trọng lượng vòi đốt là các yếu tố rất quan trong. Hình chụp bên trên cho thấy đầu vòi đốt được trang bị một hệ thống súng bắn khí. Bình khí/thiết bị bắn khí được lắp vào phía sau vòi đốt. Thiết kế của thiết bị này thường là một vấn đề, vì nếu khe xả khí quá xa tính từ đầu vòi đốt, thì việc bắn khí sẽ yếu và nếu quá gần thì khi đó nó sẽ chỉ loại bỏ được một phần sừng tê giác. 
(Còn nữa)
 

VLXD.org (Theo TTKHKT Xi măng)