分解炉的热工特性.docx

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1、分解炉的热工特性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，承担了系统中的燃烧、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，从而达到高度分散、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

2、内温度不宜超过IOoO,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。（一）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V1000）,低氧（0.介于14%16盼、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，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，无法形成

3、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应，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850950。C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

4、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，一般应注意下列几个方面：（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，以达到好的热效应；（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15001800C左右，分解炉内气流温度之所以能保持在800900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

5、能力高，满足了碳酸盐强吸热反应的需要；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，所以分解反应抑制了燃烧温度的提高，而将炉内温度限制在略高于CaC0。平衡分解温度2050的范围。（二）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，然而由于炉气中含有很多固体颗粒，C0.含量也较多，增大了分解炉中气流的辐射传热能力，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

6、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表面积，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，达到很高的分解率。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。（三）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。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：（1）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

7、）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，则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、传热及分解反应达到一定要求。（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、湍流效应等来达到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；单纯的强烈湍流则使设备的高度过高。随着预分解技术的发展，为达到使物料均匀分散的目的，分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。