机械零件常用钢材及热处理方法.docx

浅谈带TD炉的分解窑的操作特点新型干法烧成系统发展二十多年来，TD分解炉以气体经设备阻力系数小，炉内物料分布均匀，热交换充分，操作适应性强等优点得到了 广泛的应用。带TD炉的预分解的煨烧与带其它炉型预热分解窑的操作有类似之处但也不尽相同，本文拟就此问题谈谈个人的观点。一满负荷生产 作为预分解技术核心设备的分解炉，其功能主要是完成炉内煤粉燃烧和生料的分解.，分解炉内气流具有供氧燃烧，浮送 物料及作传热介质等多重作用，一般对分解炉气体的运动有如下要求：（1）合理的速度分布；（2）适当的回流和紊流；（3）有较大的 物料浮送能力；（4）较小的流体阻力，1000t/d生产线所用TD炉具有双喷腾效应，单向偏心出口，单路切向进风，目的是在喷射流的基 础上增加少许旋流作用，使分解炉内气体即产生喷腾效应又具有一定旋流效应，从而变成旋喷复合型分解炉。喷腾有利于物料纵向分布， 降低炉体阻力；而旋流有效地延长了物料在炉内的停留时间。不论是旋流还是喷流，都要求一定的气体流速。实验表明，只有当旋流进口 风速在20m/s左右，喷流在25m/s左右，入炉的喷腾气体和旋流气体才能恰当迭起，合理匹配，入分解炉的煤燃烧稳定安全，物料分散 悬浮良好。TD炉必须在大风大料满负荷的状态下操作才能确保炉内燃烧和分解反应的进行。另外满负荷操作有利于提高流体的固气比，流体固气比提高后，由于离心力的作用，物料粒子间的凝聚力将会增加，因而旋风筒的分离效 也会相应提高。当旋风筒入口风速一定时，旋风筒的分离效率随固气比提高而增加，到达最大值后才开始下降。根据我们的实际操作经验 当投料量低于额定投料量80%时，预热器塌料频繁，通过采用适度的风量和投大料的操作手段，可大大遏制塌料。再之，满负荷生产，设备的总效率匹配合理，适当增大投料量，加大总风量，提高窑内02含量，使火焰强劲有力，有利于煤粉的燃烧完 全，阻止煤在过渡带燃烧，使过渡带液相减少，结球、结蛋、结圈、长厚窑皮的机会减少，保证了窑的正常煨烧。二窑速快快窑速煨烧不仅能充分利用刚分解生成的新生态CaO具有的高活化能，以降低能耗，而且能改善水泥熟料中硅酸盐矿物的结晶形态，提高 熟料矿物的水化活性和熟料的强度，这些都被国外学者所证实。预分解窑的主要特点就是生料中的碳酸盐分解大部分由窑内转到分解炉内； 回转窑的功能是熟料的烧成，它具备了快速烧成的条件。因此如何保证预分解窑的物料处于快速烧成范畴至关重要，其中的关键就是提高 物料的升温速率，反映到操作上就是火焰的热力强度和窑速。因此要保证预分解窑的产量，保证较高的窑速是个主要措施，反之，窑速降 低不仅产量降低而且导致其它不良影响。2.1 由于窑速降低，窑尾投料量减少，同时减少窑尾排风，又引起预热器和分解炉气流速度降低，严重时物料积在旋风筒内，以致料口堵 塞，不得不停窑处理，影响窑的运转率。2.2 由于窑速低，物料在窑内翻滚次数少，停留时间长。过长的停留时间将会引起硅酸盐矿物结晶粗大，不利于熟料粉磨。2.3 窑的转速不仅影响物料的运转速度，还影响了物料被带起的高度，窑速越快，物料被带起的越高它与窑内热气流的接触越好，传热效 率越高。料与料，料与窑衬温差小，这样料与料的粘结也会少；另外窑速加快后，物料在窑内时间会短些，煤灰的沉降量相对分布均匀， 继而结圈、结球、长窑皮的现象也就少些。三 强化燃烧器的操作，确保火焰合适的形状和热力强度。回转窑燃烧器对节能降耗，提高产量，延长耐火砖和窑体的使用寿命，避免工艺事故，提高运转率，扩大资源利用，缩短筒体长度，降低 有害N02的排放有着举足轻重的作用，在资源逐渐紧张以后，发展相当迅速。因此在操作中必须根据燃烧器的类型，结构和性能的多样 性，综合分析燃烧器空气动力学特征，找出优化燃烧器操作的基本要点：3.1 分析燃烧器的结构和燃烧特点是优化操作的前提 我厂使用的是旋流式三通道燃烧器，这种燃烧器径向分为三个环形断面，内外两环为净风通道，中间一环为煤风通道，从而形成煤粉和空 气交叉地从三个环形通道中分别喷出，外部净风通道为一很窄的狭缝，使外风形成一股包围在煤粉周围的高速直进气流，这股气流具有很 强的引射作用，在煤风和高温的二次风之间形成激烈变化的剪切层，使煤粉通道的煤粉流和高温二次空气实现能量交换。同时，外通道的 高速气流与二次风相比有很大的动压，形成的切层对燃烧器的流场有''保护作用，使二次风的不稳定扰动难以影响到内部流场。内风通道 环出口处装有一组与喷嘴顶端距离可调的旋流叶片，使内风喷出后形成一股高速的旋转气流，一方面在喷嘴周围产生较强的回流区，稳定 燃料着火。另一方面为煤粉提供更多的助燃空气，使火焰中心供氧充分，强化了煤粉燃烧，从而提高了火焰的燃烧强度。内外风的进风管 道上各装一个阀门，可以改变内外净风的比例。3.2 调整一次净风总量和内外风比例是强化燃烧器操作的手段通常影响燃烧器形状因素很多，如排风量，二次风温，一次风速和内外流风比例及烧成带本身的变化等。从燃烧器的空气动力学特征可以 知道，对火焰形状影响最大的是烧成带内的燃烧空气量和内外风的比例，以及煤本身活性。而燃烧空气量的大小主要取决于窑尾排风机拉 风和一次风的大小，对预热分解窑来说，窑尾的拉风不仅影响预热器固气比，分离效率和阻力，而且还会使预热器分解炉燃烧流场发生变 化，从而使窑尾废气温度，入窑生料的分解率和出旋风筒的废气温度发生变化。在实际操作中一般不采用改变窑尾风机拉风来控制火焰形 状，而是采用调整一次净风总量和内外风比例来强化燃烧器的操作。3.3 确保火焰的合适形状和热力强度是强化燃烧器操作的目的烧成控制的重点是掌握好火焰的形状和热力强度。在三通道燃烧器的操作过程中，应结合煤质，窑内温度及其分布，窑皮情况，窑负荷曲 线，物料的结粒及带起情况和窑尾温度，碳酸钙分解率，负压，废气成份等因素的变化，合理调节内流风，外流风及煤风，努力确保火焰 的合适形状和热力强度。正常情况下，窑内火焰浅黄偏白亮，黑火头约1m左右，主燃烧区段内气体平均在1700C以上，其总长度达6-8m;火焰核心区域长度约 4m,火焰活泼有力且形状完整，长度适宜不刷窑皮也不触击料层，火焰顺畅不顶烧。若烧成带物料发粘并随窑壁带起过高（超过喷煤管高度）, 孰料结粒50mm以上增多，并且火焰呈白色发亮，说明窑内温度高，此时应在保持一次净风量不变的情况下适当减煤，减少内流风，使火 焰核心区拉长。当烧成带物料发散，结粒细小且有部分粉尘，窑内火焰呈淡黄色，说明窑内温度偏低，应适当加大煤粉流和一次净风总量 并适当增大内流风在净风中的比例，使温度正常。四高温挂窑皮所谓''窑皮是由作为固定骨架的C3S和C2S与充填在这些晶粒间的熔体C3A和C3AF以及MgO、Na2O、K20和S03等粘结而成，是附 着在耐火砖表面上的熔融粘滞物。如何挂好和保护窑皮的稳定是窑衬安全，长久的前提。预分解窑属''亚快速烧成的范畴，配料率值中的KH, *值较传统窑高，孰料燃烧温度高。一方面，多风道燃烧器形成的高热力强度火焰 使整个窑内气流和物料温度远远高于其它回转窑的相似部位；另一方面，预分解窑的转速通常比其它回转窑快，窑的单位容积产量也大幅 度提高。因此必须坚持高温挂窑皮。为使开窑时挂好窑皮，必须做到以下几点：（1）窑衬砌筑后要彻底清除窑内旧物和杂物，不使他们先于正常孰料进入烧成带，确保在火砖挂上质量极高的第一层窑皮。（2）开窑前要调整好燃烧器的位置，燃烧器轴向位置以冷窑时喷煤管前端与窑口下料端在同一平面为轴向基准位置，这样窑体升温膨胀 后，相当于喷煤管深入窑内80-120mm （包括窑体上下窜动）。喷煤管的径向位置，在窑口处，位于第四象限内原点（0, 0）与（60m m,-50mm）点区域内，这样使火焰在挂窑皮时不扫窑皮，又不至于使未燃尽的煤粉落入挂上的窑皮中，形成底熔点的粘滞物。（3）调整好配料率值KH, *,比正常料适当底一些，使物料在高温下易于粘结。(4)从严控制好烘窑中衬砖和物料的升温情况，确定在烧成带砖面形成一层约5mm含熔融相的反应层(变质层)，这个变质层是孰料和 耐火砖间在高于约1350c的温度下形成的熔融粘滞物，这就是第一层窑皮，窑皮继续增长和发展就不再需要耐火砖材料的耐火度，荷重 软化温度等均比其它回转窑高，因此，要使火破热面层也形成少量熔体，一方面提高火焰热力强度，另一方面必须保证窑料对耐火病的适 应性，有利于窑料粘附砖面并适度渗入砖内，窑皮能与砖密切粘附且在砖内形成机械锚固，使窑皮稳定存于砖面上。(5)以炉为基础，前后兼顾，炉窑协调，确保预分解窑系统热工制度的合理与稳定预分解窑系统的正常操作要求与一般回转窑相似，即保持窑的发热能力与传热能力的平衡与稳定，以及保持窑的烧结能力与窑的预烧能力 的平衡与稳定。预分解窑的发热能力来源于两个热源，即窑头和分解力炉。预热能力主要由回转窑来决定。在操作中必须以炉为基础，前 后兼顾，炉窑协调，才能确保预分解窑系统热工制度的合理与稳定。具体操作体现在以下两个方面：(1)合理调节窑气风量和三次风量的比例TD分解炉上部为圆柱形，中部为哑铃形的劲部形状，下部为圆柱形和椎体形状，TD炉分成了主燃烧区和后燃烧区，在主燃烧区内，从底 部锥体进入窑的气流产生了一次喷腾，从侧面进入的三次风产生旋流，在三次风入口上方喷入煤粉迅速燃烧并与物料进行传热。在后燃烧 区内两股气流迭加经中部缩口产生二次喷腾并伴随着较大的回流，上升的气流幢顶后从设在分解炉上部的出风口进入C5旋风筒。众所周知，分解炉的化学反应，包括煤粉的燃烧反应，物料间的传热反应，生料的分解反应等，而生料，煤粉在炉内停留时间分布是影响 煤粉的燃烧反应速度和生料分解率的关键因素之一。因此改变入炉窑气量和三次风量的比例，必然影响炉内生料煤粉停留时间分布，从而 影响到燃料的燃尽度和生料的分解率。在一定范围内，喷腾气体(窑气)对煤粉物料的裹挟作用随其气速的增大而增加，则喷腾气速增加 将导致物料，煤粉的停留时间缩短；切向旋流的旋回运动增加了滞后于气流的生料，煤粉行程，延长了物料在炉内的停留时间。根据考宏 涛等学者的研究表明，Q三次风/Q窑气增大，料气停留时间比将增大，但当Q三次风/Q窑气达到47： 53后，原来相对较厚的边壁滞留 层变薄，有的生料，煤粉的停留时间反而缩短。因此，合理调节窑气风量与三次风量的比例是优化TD分解炉操作的关键因素之一，实践 表明Q三次风/Q窑气的合理范围为42：5847：53。这样固气停留时间比在5.0左右。(2)及时正确调节燃料加入量，确保出预分解炉物料，气体温度的稳定分解炉煤的燃烧大致有两种动力学机制：一是以化学反应控制的机制；二是氧气向煤粒表面扩散控制的机制。为了使煤能充分燃烧，不同 的动力学控制机制有不同的条件。对于化学控制的燃烧，应提高燃烧温度为主；对扩散控制的燃烧，则应以增加湍流度和气流的扰动以及 减少颗粒尺寸为主。对于TD炉，炉中温度的变化在下游主要是化学反应控制的燃烧，因此提高入炉三次风和窑气温度将利于煤在分解炉中着火和燃烧。但入 炉气体温度过高，煤粉燃烧速度太快，而生料过迟与燃料接触，尚未明显吸热，这将造成炉下部湿度上升过高，当温度到达煤灰的熔点时, 易造成煤灰结焦，局部熔融，一方面对耐火砖掺产生侵蚀，另一方面易附着在第一个缩口的锥部形成结皮。从理论上来说，改变燃料的加入量，在完全燃烧的条件下，就是改变了炉的发热量：在喂料量相同时。则是改变了物料的分解率。实际上, 由于分解炉内煤粉不会形成高温集中的火焰，因而煤只能靠迅速分解与炉内气流密切接触，得到所需的氧气，才能较好地着火和燃烧。因 此氧气浓度不高、煤粉分散不好或在炉内分布不均是导致煤仅部分燃烧的重要因素，对于TD炉而言更是如此。由于TD炉煤粉在炉内与 含有大量CO2的窑出口烟气混合燃烧。生料分解，02的浓度比离线式分解炉相对低些，如果燃料加入量过多，煤粉在炉中燃烧不完全， 有的跑到C5甚至C4简产第二次燃烧形成局部高温，使物料发粘，有的在C4、C5锥部形成积料，当积料少时导致下料管下料不均匀，积 料多时必然发生堵塞。相反，如燃料加入量过少，分解用热不够，则炉内物料吸收气体显热而使气温下降。