分解爐的工作原理

1、（二）、分解爐的工作原理與結(jié)構(gòu)概述（作者：佚名 本信息發(fā)布于2009年08月19日，共有399人瀏覽）字體：大中小分解爐是把生料粉分散懸浮在氣流中，使燃料燃燒和碳酸鈣分解過程在很短時(shí)間（一般53秒）內(nèi)發(fā)生的裝置，是一種高效率的直接燃燒式固相一氣相熱交換裝置。在分解爐 內(nèi)，由于燃料的燃燒是在激烈的紊流狀態(tài)下與物料的吸熱反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，燃料的細(xì)小顆粒呈 一面浮游，一面燃燒，使整個(gè)爐內(nèi)幾乎都變成了燃燒區(qū)。所以不能形成可見輝焰，而是處于 820900C低溫?zé)o焰燃燒的狀態(tài)。水泥燒成過程大致可分為兩個(gè)階段：石灰質(zhì)原料約在900C時(shí)進(jìn)行分解反應(yīng)（吸熱）；在 12001450C時(shí)進(jìn)行水泥化臺(tái)物生成反應(yīng)（放熱、部

2、分熔融）。根據(jù)理論計(jì)算，當(dāng)物料由750C 升高到850C，分解率由原來的25%提高到8590%時(shí)。每千克熟料尚須1670千焦的熱量。 因此，全燃料的60%左右用于分解爐的燃燒，40%用在窯內(nèi)燃燒。近幾年來窯外分解技術(shù) 發(fā)展很快，雖然分解爐的結(jié)構(gòu)型式和工作原理不盡相同，它們各有自己的特點(diǎn)，但是從入窯 碳酸鈣分解率來看，都不相上下，一般都達(dá)到85%以上。由此看來，分解爐的結(jié)構(gòu)型式對(duì) 于入窯生料碳酸鈣分解率的影響是不太大的。關(guān)鍵在于燃料在生料濃度很高的分解爐內(nèi)能穩(wěn) 定、完全燃燒，爐內(nèi)溫度分布均勻，并使碳酸鈣分解在很短時(shí)間內(nèi)完成。我國某廠燒煤分解爐的結(jié)構(gòu)示意于圖3-18。分解爐由預(yù)燃室和爐體兩部分組成

3、，預(yù)燃 室主要起預(yù)燃和散料作用，爐體主要起燃料燃燒和碳酸鈣分解作用。在鋼板殼體內(nèi)壁鑲砌耐 火磚。由冷卻機(jī)來的二次空氣分成兩路進(jìn)入預(yù)燃室。三級(jí)旋風(fēng)筒下來的預(yù)熱料，由二次空氣 從預(yù)燃室柱體的中上部帶入預(yù)燃室。約四分之一的分解爐用煤粉，從預(yù)燃室頂部由少量二次 空氣帶入并著火燃燒，約四分之三左右的煤粉在分解爐錐體的上部位置喂入，以此來提高和 調(diào)整分解爐的溫度，使整個(gè)爐內(nèi)溫度分布趨于均勻，擔(dān)任分解碳酸鈣的主力作用。爐體內(nèi)的 煤粉顆粒，雖被大量的惰性氣體CO2和N2所包圍，減少了與O2接觸的機(jī)會(huì)，煤粉的燃燒 速度就會(huì)減慢。但由于進(jìn)入預(yù)燃室的煤粉不受生料粉的影響，而且在純空氣中燃燒，形成引 燃火焰，起到火種

4、的作用，使預(yù)燃室出口處有明火存在，對(duì)煤粉起著強(qiáng)制著火作用。因此， 使煤粉在整個(gè)爐內(nèi)能夠穩(wěn)定燃燒，不滅火。預(yù)燃室頂部裝有一個(gè)噴油嘴，供分解爐點(diǎn)火用。兩個(gè)下煤點(diǎn)的喂煤量，可以根據(jù)分解爐內(nèi)溫度分布情況適當(dāng)加以調(diào)整。預(yù)燃室頂部溫度 控制在950C左右，分解爐出口溫度控制在900C左右。入窯生料碳酸鈣分解率達(dá)85%以上。分解爐自七十年代問世以來，得到了迅速的發(fā)展，到目前為止已經(jīng)出現(xiàn)了很多種型式， 根據(jù)其結(jié)構(gòu)與工作原理的不同，大致可以分為以下四種類型。1、旋流式分解爐這種分解爐的特點(diǎn)是爐內(nèi)的氣體與物料作旋流運(yùn)動(dòng)。如我國的四平型和日本的SF型、NSF型分解爐屬于這一類型。我國四平水泥廠采用的分解爐就是SF型

5、分解爐，所燒的燃料是油。其爐的規(guī)格是e 3. 1 X 5.0m。而冀東水泥廠采用的是NSF型分解爐，所燒的燃料是煤粉，其爐的規(guī)格是e 8.2m。 廣東云浮水泥廠采用的是NSF型分解爐，其爐的規(guī)格是e4. 7m。以上三廠的產(chǎn)量，分別 為 360t/d、4000t/d、2000t/d。2、噴騰式分解爐這種分解爐內(nèi)物料的懸浮和運(yùn)動(dòng)，是靠氣體的噴吹而形成的。我國的本溪型和日本的 KSV型，丹麥的史密斯型等分解爐屬于這一類型。1975年我國本溪水泥廠擴(kuò)建了一條窯外分解生產(chǎn)線，這條線的分解爐就是KSV型分解 爐，其產(chǎn)量為1240t/d，已于1979年通過國家鑒定。3、沸騰式分解爐這種爐的特點(diǎn)是：物料在流化

6、床上處于沸騰狀態(tài)。日本的MFC型分解爐屬于這一類型。 我國從日本引進(jìn)的現(xiàn)代化水泥生產(chǎn)線一一寧國水泥廠，其分解爐就是mfc型。其規(guī)格是e 6X16. 5m,日產(chǎn)熟料 4000t。4、帶預(yù)熱室的分解爐我國太原型分解爐和日本的RSP型分解爐屬于這一類型。在我國新建的幾個(gè)現(xiàn)代化水泥廠，如川沙700t/d，北京燕山700t / d，江西2000t/d， 牡丹江2000t / d，魯南2X2000t / d等都采用了 RSP型分解爐。在“六五”期間，我國研制了一種NSP型分解爐。這種分解爐是根據(jù)我國的某些特點(diǎn) 研制的，是RSP的變種爐型，其典型的實(shí)例為日產(chǎn)700t / d熟料的邳縣型旋風(fēng)分解爐。下面簡要介

7、紹各種分解爐的結(jié)構(gòu)。（一）旋流式分解爐旋流式分解爐的結(jié)構(gòu)比較簡單.以我國建筑材料科學(xué)研究院和四平石嶺水泥廠研制成功 的四平型分解爐為例。其結(jié)構(gòu)如圖3-19所示，它是由上旋流室、下旋流室和反應(yīng)室所構(gòu)成 的。內(nèi)表面鑲砌有耐火混凝土與耐火磚，反應(yīng)室中部設(shè)有l(wèi)3個(gè)燃料噴嘴，成30角向下 噴射燃料。四平型窯外分解系統(tǒng)的生產(chǎn)流程如圖3-20所示，它的特點(diǎn)是利用氣力提機(jī)泵將生料提 運(yùn)到預(yù)熱器內(nèi)。在窯尾煙室上部設(shè)有一倒V型煙道，預(yù)熱后的760800C物料由iv級(jí)預(yù)熱 器加在V型煙道上，被來自窯尾900c左右的廢氣分散帶入分解爐內(nèi)。分解爐用的二次風(fēng)有 專設(shè)的二次風(fēng)管由冷卻機(jī)引至窯尾（溫度為400C左右），與窯尾

8、廢氣混合后進(jìn)入分解爐內(nèi)。為了平衡回轉(zhuǎn)窯與二次風(fēng)管的阻力.在窯尾煙道內(nèi)設(shè)有縮口，在二次風(fēng)管內(nèi)設(shè)有蝶閥。四平型分解爐，以重油為燃料，分解爐用油量占總耗油量的50%左右，爐內(nèi)平均氣體 溫為900C左右。經(jīng)過預(yù)熱分解后物料入窯溫度可達(dá)860895C，入窯生料分解率則達(dá)80 90%，熱耗為4810千焦/公斤熟料左右。產(chǎn)量比同規(guī)格帶懸浮預(yù)熱窯增加一倍多。日本SF型分解爐，其結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)流程，與四平型分解爐基本相同，不過其窯尾廢氣溫 度較高（約1100C）和二次空氣溫度較高（750780C），熱利用情況較好，所以熟料單位熱耗 較低，僅為31403280千焦/公斤熟料。這種分解爐的主要缺點(diǎn)是：物料與燃料在爐，內(nèi)

9、分布不均勻，渦流室兩側(cè)易于結(jié)皮等。（二）噴騰式分解爐鑒于我國水泥工業(yè)是以煤為主要燃料，我國建筑材料科學(xué)研究院在繼燒油窯外分解取得 成功之后，又與本溪水泥廠共同研制了本溪型窯外分解系統(tǒng)，它的主要特點(diǎn)是以煤粉為燃料。 其結(jié)構(gòu)較為簡單，如圖3-21所示。它是利用噴騰的原理使物料懸浮起來，由冷卻機(jī)抽來的熱風(fēng)（約700C左右），由分解爐的底部以22米/秒的速度噴入爐內(nèi)，將生料 與煤粉噴騰起來，形成所謂噴騰層。窯尾廢氣預(yù)先不與二次空氣混合從分解爐的中部或頂部 以切線方向進(jìn)入爐內(nèi)，不參加燃燒反應(yīng)，主要對(duì)生料預(yù)熱并使氣流旋流，形成所謂渦流層。 通過生產(chǎn)實(shí)踐證明。分解爐的溫度只要控制在850C左右，煤粉燃燒穩(wěn)定

10、，入窯生料的分解 率可達(dá)85%以上。取得與燒油分解爐同樣的效果。屬于這一類型的分解爐國外有日本的KSV型（其結(jié)構(gòu)與本溪型基本相同）、丹麥的史密 斯型（其結(jié)構(gòu)如圖3-22所示）、西德的普列波爾型（其結(jié)構(gòu)如圖3-23所示）等。（三）沸騰式分解爐沸騰式分解爐的特點(diǎn)是以沸騰床（流化床）作為分解爐，日本的MFC型分解爐屬于這一 類型，其結(jié)構(gòu)如圖3-24所示。由冷卻機(jī)來的溫度為200250C的二次空氣，用高壓風(fēng)機(jī)（風(fēng)壓為1015kPa）。鼓入分 解爐的空氣室，再通過風(fēng)帽進(jìn)入爐內(nèi)，使由燃料噴嘴和生料入口來的燃料和生料形成沸騰層， 在沸騰層內(nèi)一邊進(jìn)行燃燒，一邊進(jìn)行傳熱分解。根據(jù)分解后物料卸出的方式不同，MFC

11、分解爐又分兩種型式，即帶出式系統(tǒng)和溢流式系統(tǒng)（如圖325）。圖中a為帶出式，分解后的生料被氣流帶入窯尾煙室及第iv級(jí)預(yù)熱器內(nèi)，與氣體分離后 進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)。b為溢流式，生料通過流化床的溢流管直接流入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)。這種分解爐的特點(diǎn)，料層內(nèi)溫度均勻性好。缺點(diǎn)是爐子體積較大，電耗較大。（四）帶預(yù)燃室的分解爐為了使分解爐燃燒更加穩(wěn)定，有的分解爐帶有預(yù)燃室。日本的RSP”型分解爐就是其 中的一種。這種分解爐的構(gòu)造較為復(fù)雜，它是由分解爐（以下簡稱S爐）和混合室所組成，其 結(jié)構(gòu)如圖326所示。S爐由上部旋風(fēng)預(yù)熱室（簡稱SB爐）和下分解室（SC爐）組成，SB爐非常小。主要是給 SC爐起點(diǎn)火作用，并能保證SC爐進(jìn)行穩(wěn)

12、定的燃燒SC爐是RSP型分解爐的重要組成部分。 S爐的燃料用量為燃料總消耗量的5560%，其中少量燃料在SB爐內(nèi)燃燒，大部分在SC 爐內(nèi)燃燒，燃燒用的空氣是從冷卻機(jī)抽來的700C左右的熱空氣，從SC爐兩側(cè)以切線方向 送入爐內(nèi)，另有一部分空氣進(jìn)入SB爐中。從iii級(jí)旋風(fēng)筒來的預(yù)熱生料，喂入SC爐中，被熱氣流吹散，使生料呈渦流運(yùn)動(dòng)，并進(jìn) 行分解，生料隨氣流沿輸送管往下運(yùn)動(dòng)進(jìn)入混合室與出窯廢氣混合并流向iii級(jí)旋風(fēng)筒。由S爐出口處的生料分解率約達(dá)40%，在混合室遇到10001050C的出窯廢氣，將熱 量傳給生料，從而進(jìn)一步提高了生料碳酸鈣的分解率，入窯生料分解率可達(dá)8590%。由于出窯廢氣不通過S爐，且有預(yù)燃室，燃燒條件較好，因此可以用煤粉，甚至質(zhì)量 較差的煤。除此之外，我國四川水泥研究所與太原水泥廠研制成功的太原型分解爐和我國