一、前言

在各种应用回转窑的工业部门中，水泥工业应用回转窑最多。从所用燃料来看，当前基本上都是以各种煤粉为燃料，从所用的燃烧器来看，绝大多数都是使用最先进的四风道煤粉燃烧器。在回转窑煤粉燃烧器的技术理论领域中，都涉及到一个“推力”的名词术语。有的燃烧器生产厂家为了说明自己的产品性能好，将其冠以“大推力”。几乎所有在讨论降低回转窑NOx排放方法时，都将采用小风量大推力的煤粉燃烧器作为第二大类燃料燃烧中的控制首项技术加以论述。究竟多大推力的燃烧器是大推力燃烧器?燃烧器的推力是其固有的呢?还是在使用操作时随时都在变化的呢?燃烧器的推力是不是越大越好呢?要准确搞清楚这些问题，就必须对“推力”这个名词术语的由来、基本概念和推力大小进行深入的解读，供大家参考。

二、两个名词术语的由来及其基本概念

在讨论回转窑煤粉燃烧器的推力时，首先必须搞清楚“一次风”和“推力”这两个名词术语的由来，进而对准确理解其基本含义就明晰得多。否则，很容易产生混淆和误解。

1.“一次风”术语的由来及其基本概念的变化

当今水泥回转窑所用的燃烧器，基本上都是三风道和四风道等多风道煤粉燃烧器。为其配风都需要两种风：一种是为输送煤粉等固体燃料所用的风，通常称为“煤风”;另一种是使煤粉等固体燃料喷入到窑内燃烧并形成所需要的火焰形状所用的风，这部分风中不含煤粉而是洁净空气，所以应称为“净风”。现在有人将这部分净风称为“助燃空气”，实际上这部分净风并不是为助燃而采用的，而是为提供足够推力、形成所需要的火焰形状，以保证风煤混合充分均匀而设置的。所以，格瑞柯——茵菲尔公司将这部分净风称为“成形风”。但是，国外原来都将这部分净风称为“一次风 (Primary air) ”，国内有人受国外的影响也如此称谓[1]。可能大家会觉得奇怪，为什么只将这部分净风称为“一次风”而不包括煤风呢?这就需要了解“一次风”这个术语的由来。

回转窑最早是不能烧煤的，即使是优质烟煤也不能应用，都必须以燃油和燃气为燃料[2]。燃油和燃气等流体燃料的输送及通过燃烧器喷出都不需要空气，即通常所说的“风”，只需要提供为燃料燃烧并形成所需良好火焰形状的空气。这部分空气是通过燃烧器喷射入窑的，对于传统的水泥窑型，为与由冷却机入窑的高温二次风相区别，故将这部分冷风或称“常温空气”称为“一次风”。这是一种洁净空气，其中不含有任何燃料等介质，即是“净风”。显然，这时将这种风称为“一次风”是合理而科学的，这就是“一次风”术语的由来。

在1900～1910年间，美国人率先将优质烟煤的煤粉应用于水泥回转窑并且取得成功。在燃油、燃气和燃煤三种燃料中煤是最便宜的，储量也最大，所以在此以后烧煤的水泥回转窑便迅速地增多起来。尤其是在上世纪70年代石油危机以后，没有特殊情况，几乎所有的水泥回转窑都转为以煤粉为燃料。煤粉的输送和通过燃烧器喷射到窑内燃烧，最方便的措施就是借助于空气。在多风道煤粉燃烧器未出现以前，都是利用单风道煤粉燃烧器。对这种习称“喷煤管”的燃烧器来说，这部分空气既是煤粉输送所必需，也是形成一定所需火焰形状所必需，即在输送煤粉的同时还提供了一定的推力。对于传统窑型，仍然为与冷却机入窑的高温二次风相区别，将燃烧器所用的这部分空气也称为“一次风”。可是，这里的“一次风”与前述的“一次风”基本概念不同。这里的“一次风已不是净风，而是风中已含有煤粉介质，严格地说应称为“煤风”或“成形风”。由于单风道煤粉燃烧器阻力小，都采用离心风机供风。为了减少管路长度和工艺布置方便，都将这台风机安装在窑头。所以，有人将其称为“窑头一次风机“，简称”窑头风机“，以与其他风机相区别。

多风道煤粉燃烧器出现以后，既需要输送煤粉的“煤风”，又需要使煤粉燃烧形成良好火焰的“净风”。由于历史的原因，原来国外都把为多风道煤粉燃烧器提供的这部分净风仍习惯地称为“一次风”。国内有人也人云亦云，将这部分净风称为“一次风”[1]。这就是将多风道煤粉燃烧器所需要的这部分净风称为“一次风”的由来。另有一部分人，根据单风道煤粉燃烧器用风的传统称谓和新型干法窑用风的特点认为，将由多风道煤粉燃烧器喷入到窑内的常温净风和煤风合称为“一次风”比较合理。这就造成“一次风”概念的混乱，给技术交流和具体应用带来许多麻烦，在谈到一次风时必须特殊注明是不是含煤风。

时代在前进，技术在发展。一个新事物或者新技术的出现，名词术语也必须随之变化，跟上时代的步伐，以便于技术交流和沟通。由于预分解窑的出现，回转窑的用风也发生了变化，这就是增加了一股由冷却机或者窑头罩抽取到窑尾分解炉中的次高温三次风。对现在使用最多的预分解窑烧成系统来说，涉及到用风的问题，概括起来共有四种风：一是由多风道煤粉燃烧器喷入到窑内的常温一次风;二是由冷却机入窑的高温二次风;三是由冷却机或者窑头罩抽取到窑尾分解炉内的次高温三次风;四是由窑头、窑尾、预热器和分解炉密封装置等的常温外漏风。这些风都是通过窑尾高温风机抽吸并排到后续系统中，所以在正常情况下，窑头应保持微负压。负压大了并不好，因为会增大漏风量。由此可见，将由多风道煤粉燃烧器喷入到窑内的常温煤风和净风之和统称为“一次风”比较合理和科学[3]。这样，不仅与二次风、三次风和漏风严格区别开来，而且一次、二次和三次风的概念也特别清晰。因为输送煤粉这部分风量并不是可以忽略的小数，一般约为一次净风的1/3～1/2，为煤粉完全燃烧所需理论空气量的2.5%～3%左右。由于既有风量，又有喷出速度，因而也产生不宜忽略的推力。如果一次风不含煤风，那么煤风又应算哪股风呢?因此，现在国外有的也改变了称谓，如法国皮拉得公司(Pillard)和法国拉法基水泥公司(Lafarge)现在就将煤风和净风之和称为“一次风”。笔者认为，将煤风与净风之和称为“一次风”更合理和科学。

2.推力术语的由来及其基本概念

物理学在研究物体运动量和运动状态时，都采用动量、功和能量等的理论。在具体举例中，常会采用“推力”这个术语。如人推车就是人给车一个作用力使车运动，那么这个力就称为“推力”，即人给予车一个“推动力”。又如子弹头在枪膛中受火药爆炸力作用而在枪膛中运动，火药的爆炸力就称为“爆炸推力”[4]。飞机发动机推动飞机运动或飞行的推动力，在航空专业也称为推力……。可见，推力是一种力，即作用在一个物体上的外力，可使物体运动，其单位是“N”。

含煤粉的空气和洁净空气，即煤风和净风在煤粉燃烧器喷燃管各个风道中能够流动，也是因为受到一种力的推动作用，因而有人将这种力称为“推动力”，并按下式进行计算[5]。

由(1)式可以看出，这是动量的表达式。对于固体，(1)式中的m1是固体的质量，单位为kg，V1是固体的运动速度，单位为m/s。由此可见，P的单位应为kg.m/s。显然这不是力的单位，而是国际单位制的动量单位。但是，对于流体，其质量m1应用质量流量表达，其单位为kg/s，流体的流动速度V1的单位仍为m/s。这样，P的单位则变为kg/s.m/s=kg.m/s2=N。因为1kg.m/s2=1N，这就是力的单位了，而不是动量单位。对空气在喷燃管各风道内所以能够流动，就是因为有这个推动力的作用，所以国内外都将这个力简称为“推力”，与物理学所讲的推力概念是完全一致的，仍然符合牛顿第二定律。也有人将其称为“动量”或“冲量”都不够准确，因冲量或称冲力的单位是力与时间的乘积，在国际单位制中的单位是“N·S”。可见既不是力的单位也不是动量的单位。虽然实质都是一种能量的表达，但是在这里都不及称为“推力”准确。

对于多风道煤粉燃烧器，(1)式应写成下式更准确：

(2)式中的注脚“i”是风道的数量，煤粉燃烧器的总推力Pz应等于包括煤风在内的各个风道推力之和。因为煤风也是一股风，也要产生一定的推力。