分解炉的热工特性.docx

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1、分解炉的热工特性目录刖s1.分解炉内的燃料燃烧特点11 .炉内的传热2.气体运动3刖3分解炉作为回转窑与悬浮预热器之间的一个重要的热工设备，是水泥熟料 烧系统中的第二个热源，承当了系统中的燃烧、换热和生料的碳酸盐分解任 务。在分解炉内，气流运动为旋风式、喷腾式、悬浮式及流化床式这四种基本 形式，生料和燃料分别依靠旋风效应、喷腾效应、悬浮效应及流态化效应分散 于气流中，并在流场中产生相对运动，从而到达高度分散、均匀混合、迅速换 热和延长生料在炉内停留时间的目的，提高了燃烧效率、换热效率和入窑生料 中碳酸盐的分解率。分解炉的主要热工特性在于燃料燃烧放热、物料的吸热和分解这三个过程 紧密结合在一起进

2、行，燃烧放热的速率与物料分解吸热的速率相适应。分解炉 的生产工艺对热工条件的要求是：炉内温度不宜超过1000C,以防系统产生 结皮堵塞；其次，燃烧速度要快，以保证供给碳酸盐分解所需的大量热量；同 时要保持窑炉系统较高的热效率和生产效率。1 .分解炉内的燃料燃烧特点回转窑内燃料的燃烧属有焰燃烧。一次风携带燃料以较高的速度喷射于速 度较慢的二次风气流中，形成喷射流股。燃料悬浮于流股气流中燃烧，形成一 定形状的火焰。燃料粉在分解炉内的燃烧环境是低温（炉内温度1000）、低氧（。2介于 14%16%）、高粉尘的环境，所用空气称为整个窑系统的三次风。携带燃料 入炉的风，量少且速度较低，与燃料不能形成流股

3、，瞬间即被高速旋转的气流 冲击混合，使燃料颗粒悬浮分散于气流中；生料颗粒之间各自独立进行燃烧，第1页共4页 无法形成有形火焰，因此看不到一定有形轮廓的火焰，而是充满全炉的无数小 火星组成的燃烧反响，只能看到满炉发光，并非一般意义的无焰燃烧，通常称 为辉焰燃烧。分解炉内无焰燃烧的优点是燃料均匀分散，能充分利用燃烧空间 而不易形成局部高温，有利于全炉温度均布及具有较高的发热能力。物料能均 匀分散于许多小火焰之间，燃烧放热速率和生料吸收速率相适应，抑制了分解 炉温度过热，保持在850950c之间，既有利于向物料传热，又有利于防止 气流温度过高，能很好地满足物料中碳酸盐分解的工艺与热工条件。分解炉内的

4、燃烧速度，影响着分解炉的发热能力和炉内的温度，从而影响 物料的分解率。燃烧速度快，放热多，炉内温度就高，分解速度将加快。反 之，分解率将降低。因此加快燃料燃烧的速度，是提高分解炉效能的一个重要 问题。为适当加快燃烧速度，控制好炉温，一般应注意以下几个方面：(1)选择适当的燃料加入点并分成几点加入；(2)适当控制燃料的雾化粒度或煤粉细度；(3)选择适当的燃料品种，例如煤粉中含有适当的挥发物，使挥发物与焦炭 先后配合燃烧，以到达好的热效应；(4)选择适当的一、二次风速以及合适的加料点的位置；(5)调节燃料加入量以改变燃烧的空气过剩系数。煤粉喷燃温度可达15001800左右，分解炉内气流温度之所以能

5、保持 在800900C之间，主要是因为在分解炉中，燃料与生料混合悬浮于气流 中，燃料迅速燃烧放热，碳酸盐迅速吸热分解。由于燃烧速度快，发热能力 高，满足了碳酸盐强吸热反响的需要；同时，碳酸盐的不断分解吸热，当燃烧 快，放热快时，分解也快；相反燃烧慢，分解也慢，所以分解反响抑制了燃烧 温度的提高，而将炉内温度限制在略高于CaC()3平衡分解温度2050的范 围。2 .炉内的传热分解炉内的传热以对流传热为主(约占90%),其次是辐射传热。炉内燃料 与生料粉悬浮于气流中，燃料燃烧产生的热量把气体加热至高温，高温气流以 对流的方式传给物料。其辐射放热性能没有回转窑中燃烧带的辐射能力大，然 而由于炉气中

6、含有很多固体颗粒，C02含量也较多，增大了分解炉中气流的辐第2页共4页 射传热能力，这种辐射传热对促进全炉温度的均匀极为有利。由于燃料燃烧的速度非常快，发热能力很强，料粉分散于气流中，在悬浮 状态下，气固相充分接触，气、固间的传热面积极大，其传热面积即为料粉的 比外表积，传热速度极快，燃料放出的大量热量，能迅速地被碳酸盐分解吸收 而限制了气体温度的提高，使碳酸盐分解过程由传热、传质的扩散过程转化为 分解的化学动力学过程，到达很高的分解率。这种极高的悬浮态传热传质速率 与边燃烧放热、边分解吸热共同形成了分解炉的热工特点。3 .气体运动分解炉内的气体具有供氧燃烧、悬浮输送物料及作传热介质的多重作用

7、。 为了获得良好的燃烧条件及传热效果，对分解炉气体的运动有如下要求：适当的速度。保持炉内有适当的气体流量，以供燃料燃烧所需的氧气， 保持分解炉的发热能力，使燃烧稳定、完全。(2)适当的回流及紊流。为使在一定炉体容积内物料滞留时间长些，那么要求 气流在炉内呈旋流或喷腾状，使喷入炉内的燃料与气流良好混合，以延长燃料 燃烧及物料分解的时间，使燃烧、传热及分解反响到达一定要求。(3)大的物料浮送能力。为提高传热效率及生产效率，要求气流有适当高的 料粉浮送能力，使加入炉中的物料能很快地分散，均匀悬浮于气流中，在加热 分解同样的物料量时，以减少气体流量，缩小分解炉的容积，并提高热的有效 利用率。(4)小的

8、流体阻力。在满足上述工艺热工要求的条件下，要求分解炉有较小 的流体阻力，以降低系统的动力消耗。气流在分解炉内的运动状态非常复杂，不同的炉型内的气体运动状态各不 相同，利用其所产生的旋风效应、喷腾效应、流态化效应、湍流效应等来到达 使物料均匀分散的目的，对粉料的均匀悬浮、传热传质、碳酸盐分解率等有着 巨大的影响，合理的气体流型对分解炉功能的发挥有明显的影响。单纯旋流虽 能增加物料在炉内的停留时间，但旋流强度过大易造成物料的贴壁运动，对物 料的均布不利；单纯的喷腾有利于分散和纵向均布，但会造成疏密两区；单纯 流态化由于气固参数一致，降低了传热和传质的推动力；单纯的强烈湍流那么使 设备的高度过高。随着预分解技术的开展，为到达使物料均匀分散的目的，分第3页共4页解炉内气流运动方式多采用喷腾-旋流、湍流-旋流等叠加的方式。第4页共4页