第五章 水泥工业窑炉

分解炉与窑连接方式
第一种方式
分解炉直接坐落在窑尾烟室之上，称为同
线型分解炉。这种炉型实际是上升烟道的 改良和扩展。它具有布置简单的优点，窑 气经窑尾烟室直接进入分解炉，由于炉内 气流量大，O2含量低，要求分解炉具有较 大的炉容。这种炉型布置简单、整齐、紧 凑，出炉气体直接进入最下级旋风筒，因 此它们可布置在同一平台，有利于降低建 筑物高度。
从而达到高度分散、均匀混合和分布、迅 速换热，达到提高燃烧效率、换热效率和 入窑物料碳酸盐分解率的目的。
悬浮预热、窑外分解技术，从根本上改变
了物料的预热、分解过程的传热状态，将 窑内物料堆积状态的预热和分解过程，分 别移到悬浮预热器和分解炉内进行。
Ⅰ 预热器
Ⅲ
回转窑
窑 气
生 料
Ⅱ
Ⅳ
6.3 预分解窑的生产流程
回转窑
燃料
低端 窑头 热端
传动大齿轮
高端 窑尾 冷端 生料
废气
熟料
倾斜 钢筒体，内部耐火材料
6.2 预分解窑技术原理
悬浮预热技术：
指低温粉状物料均匀分散在高温气流之中， 在悬浮状态下进行热交换，使物料得到迅 速加热升温的技术。
预分解技术是指在悬浮预热器与回转窑之间， 增设一个分解炉或利用窑尾烟室管道，在 其中加入30~60%的燃料，使燃料的燃烧过 程与生料的吸热分解过程同时在悬浮态或 流化态下极其迅速地进行，使生料在入回 转窑前基本上完成碳酸盐的分解反应，因 而窑系统的煅烧效率大幅度提高。
预分解窑的关键技术装备有旋风筒、换热管 道、分解炉、回转窑、冷却机（简称筒-管炉-窑-机）等。
这五组关键技术装备五位一体，彼此关联， 互相制约，形成了一个完整的熟料煅烧的 热工体系，分别承担着水泥熟料煅烧过程 的预热、分解、烧成、冷却任务。
6.4 预分解窑的分类
根据分解炉内的气流运动，有四种基本型式： 旋流式 喷腾式 旋流-喷腾式 悬浮式 沸腾式 各种分解炉的基本原理相似
窑炉分类
回转窑： 湿法 立波尔 干法 新型干法（悬浮预热、窑外分解）
立窑： 土立窑 机立窑
回转窑两个很大的缺点和不足
一：作为热交换装置，窑内炽热气流与物料 之间主要是“堆积态”换热பைடு நூலகம்换热效率低， 从而影响其应有的生产效率的充分发挥和 能源消耗的降低；
二：熟料煅烧过程所需要的燃料全部从窑热 端供给，燃料在窑内煅烧带的高温、富氧 条件下燃烧，NOx等有害成分大量形成， 造成大气污染。
旋流-喷腾式
气体在分解炉内形成旋流及喷腾两种运动形态， 充分利用旋风效应及喷腾效应，强化生产。 它可分两种，一种是热空气沿切向力向入炉，造 成旋流运动，供燃料燃烧，物料分解，继而携 带料粉向下(又称下行式)与喷腾的回转窑气混合， 在混合室形成喷腾层。(日本RSP) 另一种是热空气先在炉底喉管上升，造成喷腾层， 继而向上(又称上行式)。窑气则在炉的中上部， 沿炉壁切线方向导入，形成旋流运动。 (日本KSV)
5 水泥工业窑炉 （4课时）
目录
6.1 概述 6.2 预分解窑技术原理 6.3 预分解窑的生产流程 6.4 预分解窑的分类 6.5 分解炉的热工特性 6.6 预分解窑系统中回转窑的热工特性
6.1 概述
1824 立窑 1877 回转窑 1905 湿法回转窑 1928 立波尔窑（窑尾带加热机，半干法） 1934 悬浮预热技术 1970 预分解技术
喷腾效应
这种炉的结构是炉简直径较大，上、下部 为锥体，底部为喉管。入炉气流以 25~30m/s 的 速 度 通 过 喉 管 ， 在 炉 筒 一 定 高 度形成一条上升流股，将炉下部锥体四周 的气体及料粉、煤粉不断地裹进来，喷射 上去，形成许多由中心向边缘回旋的旋涡， 从而形成喷腾运动，产生喷腾效应。
新型干法回转窑法
新型干法水泥生产，是以悬浮预热和窑外 分解技术为核心，把现代科学技术和工业 生产成果，广泛用于水泥生产全过程，使 水泥生产具有高效、优质、低耗、符合环 保要求和大型化、自动化为特征的现代水 泥生产方法，并具有现代化的水泥生产新 技术和与之相适应的现代管理方法。
旋风预热器
分解炉的基本原理
沸腾式预分解窑
在分解炉内形成沸腾层，燃料在沸腾层（及 其上空）燃烧，物料在沸腾层（及其上空） 受热分解。 （日本MFC型分解炉）
新型分解炉的发展方向
①适当扩大炉容，延长气流在炉内的滞留时 间，以空间换取保证低质燃料完全燃烧所 需的时间；
②改进炉的结构，使炉内具有合理的三维流 场，力求提高炉内气、固滞留时间比，延 长物料在炉内滞留时间；
在分解炉内同时喂入经预热后的生料，一 定量的燃料以及适量的热气体，生料在炉 内呈悬浮或沸腾状态，在900℃以下，燃料 进行无焰燃烧，同时高速完成传热和碳酸 钙分解过程。 分解炉内可以使用固体、液体或气体燃料， 我国主要是用煤粉，加入分解炉的燃料约 占全部燃料的55~65%。
燃料（如煤料）的燃烧时间和碳酸钙分解 所需要的时间约为2~4s，这时生料中的碳 酸钙的分解率可达到80~90%，生料的预热 后的温度约为800~850℃。 由于物料之间在炉内流场中产生相对运动，
旋流式分解炉
以SF型为代表。现已 发 展 为 NSF(New Suspension Preheater Flash Calciner) 型，它的 原理已发展为旋流喷腾式分解炉类型。 其简要示意图如图 所示。
旋风效应
旋风效应，气流经下部涡流室形成回旋运动．再 以切线方向入炉，在炉内回旋前进。悬浮于气流 中的物料，由于旋转运动，受离心力的作用，逐 步被甩向炉壁。
③保证物料向炉内均匀喂料，并做到物料入 炉后，尽快地分散、均布；
④改进燃料燃烧器形式与结构，以及合理布 置，使燃料入炉后尽快点燃；
⑤下料、下煤点及三次风之间布局的合理匹 配，以有利于燃料起火、燃烧和碳酸盐分 解；
⑥根据需要，选择分解炉在预分解窑系统的 最优部位、布置和流程，有利于分解炉功 能的充分发挥，提高全系统功效，降低 NOx，SO3等有害成分排放量，确保环保达 标。
其中颗粒较大的料粉，因其单位质量所具有的表 面积较小，在其离心向壁运动中，所受阻力较小， 离心向壁的倾向较大，因此比颗粒较小的料粉及 气流易达到炉的边缘。当料粉颗粒到达炉壁的滞 流层时，或与炉壁摩擦碰撞后，动能大大降低， 运动速度锐减，有的颗粒甚至失速坠落，降至缩 口时再被气流带起。
喷腾式分解炉
以FLS (F．L．Smidth)型为例，如图所示