第12章 各类预分解窑简介

• 2)在线分解炉(ILC)窑
• 3)半离线型分解炉(SLC-S)窑
• 分解炉采用第一代上、下带锥体的炉型，炉气出 口的‘“鹅颈”管道与最下级旋风筒连接。炉气 在上升地道顶部与窑气会合，共用一列预热器和 一台主风机。
• 大排风机需要抽吸窑气与炉气，两者需要平衡调 节，相对来讲对生产操作要求较高。
• 3)将C3筒来料由炉顶部喂入改为大部分从上升烟道 喂入，延长生料在炉内的停留时间，少部分从反应 室锥体下部喂入，用以调节气流量的比例，从而不 需在烟道上设置缩口，降低通风阻力，同时也减少 了这一部位结皮堵塞的可能；
• 4)增大了分解炉的有效容积，更有利于煤粉充分燃 烧和气固换热，提高了分解炉效率；
• 5)不足主要在于炉气侧向排出，且出口高度大，易 产生偏流、短路和稀薄生料区。
• 3. CSF分解炉
• 将NSF炉侧面出口改 为顶部涡室出口。
• 涡室下设置缩口，产 生喷腾效果，克服气 流偏流和短路。
• 增设连接管道，使生 料停留时间达到15s 以上，入窑生料分解 率提高到90％以上。
二、 KSV分解炉系列
四、RSP分解炉
• 1.组成:
• 涡旋燃烧室SB、涡 旋分解室SC、混合 室MC三部分。
• 窑尾烟室与MC室之 间设有缩口以平衡 窑炉之间的压力
MC室： 炉窑气混合、物料
继续分解
SB室： 点火、预燃
SC室： 燃烧、分解
• 2. RSP炉工作原理
• 1)涡旋燃烧室SB：
• 设有供点火用的辅助燃烧喷嘴；喷煤管从SB室上部 伸入，插入深度与SC室顶部平齐；喷煤管内设置风 翅，煤粉以30m/s速度从顶部向下呈旋涡状喷入， 煤风旋转方向同SC室三次风气流旋转方向相反，有 利于煤粉同三次风混合，否则会造成SC室旋流过大， 影响燃料在SC室燃烧，造成大部分煤粉跑到MC室 燃烧；
• 七、普列波尔(Prepol)和派洛克隆 (Pyroclon)炉系列分解炉
• 共同点：
• ①利用窑尾与最低一级旋风筒之间的上升烟 道作为预分解装置。将上升烟道加高，然后 再弯曲折回，与最低一级旋风筒连接，在上 升烟道的下部喷入燃料和喂入从上一级旋风 筒下来的生料。
• ②燃料燃烧需要的空气既可以从窑内通过， 又可以由单独的三次风供给。
• 5)预热后的生料分成两路入炉，约75%由圆筒部 分与三次风切线进口处进入，使生料和气流充分 混合，在上升气流作用下形成喷腾床，然后进入 涡室，通过炉顶的生料由烟道缩口排出最下级旋 风筒。约25%上部喂入，可降低窑废气温度，防 止烟道结皮堵塞。
• 6)炉内的燃料燃烧及生料加热分解在喷腾床的喷 腾效应及涡流室的旋风效应的综合作用下完成， 入窑生料分解率可达85%~90% 。
• 3)混合室MC
• MC室主要功能是完成大部分生料分解任务。由SC 室下来的热气流、生料粉及未燃烧完的燃料进入MC 室后，与呈喷腾状态进入的高温窑烟气相混合，使 燃料继续燃烧，生料进一步分解。由回转窑出来的 高温窑气通过缩口产生喷腾运动，故缩口大小很关 键，根据一些厂经验，喷腾速度要求达到38m/s， 才有良好的喷腾效果。另外MC室截面要大，截面风 速8～12m/s，风速低有利于延长生料和燃料在炉 内滞留时间，使未燃尽的煤粉完全燃烧，生料继续 分解。
• ⑵ 流态化分解炉是无焰燃烧，很容易使整个 分解炉的温度保持均匀。煅烧情况稳定，分 解炉内壁和排气管不会发生结皮。
• ⑶ 具有一般分解炉窑单位容积产量高、消耗 低、运转周期长、污染少等优点；其缺点是 刚入炉的燃料与物料，与床层迅速混合，降 低了燃烧过程及分解过程的平均推动力；流 化层的形成使流体阻力较大，需在炉用风管 上连接高温高压风机，由于高温风机的限制， 入炉空气温度不能过高。
• 三次风以30m/s速度进入分解炉，从分解炉上一 级旋风筒及窑列最下级旋风筒来的生料由炉的下 锥体上部喂入炉内。
• 操作适应性强。由于空气中的挥发成分不进入分 解炉，故炉中不易粘结。同时窑系统可在满负荷 产量25％的情况下生产。
• 点火开窑快。
• 容易装设放风旁路，以适应碱、氯、硫等有害成 分的排除。并且放风损失较小。
• 1. KSV分解炉
• 1)KSV分解炉由下部喷腾层和上部涡流室组成，喷 腾层包括下部倒锥、入口喉管及下部圆筒，而涡流 室是喷腾层上部的圆筒部分。
• 2)三次风分两路入炉，一路由底部喉管喷入形成喷 腾床，另一路从圆筒底部切向吹入，形成旋流，加 强料气混合。
• 3)窑尾烟气由圆筒中间偏下部位切向吹入。 • 4)燃料由设在圆筒不同高度的喷嘴喷入。
• 对RSP 分解炉的分析
• 特点：
• ⑴ RSP分解炉的三次风先以切线方向进入涡 流分解室，造成炉内的旋风运动，形成旋风效 应，有利于炉内燃烧、传热和分解的进行。
• ⑵ RSP分解炉由于窑气不入燃烧分解室SC， 室内氧气浓度高，燃烧速度较快，反应温度较 高，所以分解室的容积热负荷较高，容积可相 对缩小（约为其他炉的1/5）。炉内温度易于 调节，由于发热能力大，所以气流含尘率较高， 生产效率较高。
• 2. N-KSV分解炉
• 1)全炉由喷腾层、涡室、缩口和辅助喷腾涡室四个 部分组成。增加缩口后，产生两次喷腾运动，延长 了燃料和生料在炉内停留时间，有利于燃料燃烧及 气料间热交换。
• 2)同KSV炉相反，窑尾烟气从N-KSV炉底以35～ 40m/s的速度喷入，三次风由炉的涡室下部对称切 向吹入，风速为18~20 m/s。取消窑废气到圆筒 中部的连接管道，简化了系统流程，省掉烟道内的 缩口，减少系统阻力，有利于窑炉调节通风。
• 三、DD分解炉
DD炉可分4个区
1.还原区(Ⅰ区)
• 包括喉口和下部锥体 部分；
• 燃料在缺氧的窑废气 中燃烧，产生高浓度 还原气体 CO、H2和 CH4，同窑废气中 NOX发生反应 ，还 原为无害的N2，故叫 还原区。
• 2.燃料裂解和燃 烧区(Ⅱ区)
• 三次风由2个对称风管 喷入炉内(径向)，三次 风进口的顶部装有2个 主要燃料喷嘴；
• 炉的侧壁：形成生料幕， 避免结皮
• 4.完全燃烧区(IV区)
• 燃料(10％左右)继续燃 烧，生料分解。
• 气体和生料通过Ⅲ区和 IV区间缩口向上喷腾直 接冲击到炉顶棚(反弹 室)，翻转向下后到出 口，使气料搅拌和混合， 达到完全燃烧和热交换。
• 在DD炉下部对称的三次风进风管，以及顶 部2根出风管，都是向炉中心径向方向安装。 这样做防止气流产生切向圆周的旋流运动， 有利于炉内生料和气流产生良好喷腾运动 ， 同时有利于降低阻力损失。
• 五、FLS分解炉
• 1.FLS原型分解炉 • 由上部倒锥、下部正锥
和中间圆筒组成; • 喉部风速25~30m/s; • 属喷腾型分解炉。
• 2.FLS改进型分解炉
• 为降低阻力和降低连接管 高度，将炉顶锥体改为平 顶及切线出口，但炉内会 产生偏流、短路和特稀浓 度区，因此部分炉型又改 为原来的顶部倒锥体，同 时将出口连接管改成鹅颈 管，以延长物料的停留时 间。
• 3)在炉底喷腾层中部，增加了燃料喷嘴，使燃料在 低氧状态下燃烧，可使窑烟气中的NOX还原，有利 于减少环境污染。
• 4)从上一级旋风筒下来的生料，一部分从三次风入 口上部喂入，另一部分由涡室上部喂入，产生喷腾 效应及涡室旋涡效应，使生料能够与气流均匀混合 和热交换。出炉气体温度为860～880℃，入窑生 料分解率为85～90％。
• 生料中挥发性组分较高时，窑气中挥发性成分浓 度较高、温度较高，上升烟道与在线分解炉比， 容易发生结皮故障。
• 4)使用窑内过剩空气的同线分解炉(ILC-E)窑
• 5) 整体分解窑
• 六、MFC分解炉系列
• N-MFC炉的组成可以分为四个区域 ：
• a.流化层区，炉底装有喷嘴，煤粒可通过溜 子喂入或与生料一起喂入，可使最大粒径 1mm的煤粒停留时间达1分钟以上，以充分 燃烧；流化空气量为理论空气量的10～15％， 流化空气压力为3～5KPa。由于流化层的作 用，燃料很快在层中扩散，整个层面温度分 布均匀。
• 三次风以30m/s的速度从SC室上部对称地以切线方 向吹入炉内。生料喂入该气流中，该处设有撒料棒， 把生料打散后，同三次风一起吹入SC室内。
• 2)旋涡分解室SC
• 在SC室内，煤粉与新鲜三次风混合燃烧，燃烧速度 快，是主燃烧区，使50％以上的煤粉完成燃烧。而 随切向三次风进来的生料会在SC炉内壁形成一层料 幕，对炉壁耐火砖起到保护作用。同时吸收火焰热 量，大约有40％生料分解。SC室内截面风速约为 10～12m/s。
• 燃料喷入Ⅱ区富氧区立 即在炉内湍流中裂解和 燃烧。产生的热量迅速 传给生料，气料进行高 效热交换，生料迅速分 解。也称混合区。
• 3.主要燃烧区(Ⅲ区)
• 燃烧燃料、热量传递， 生料吸热分解。炉温保 持在850～900℃，生 料和燃料混合、分布均 匀，没有明亮火焰的过 热点，区内温度较低， 且分布均匀。
• 不足：
• ⑴ 结构复杂。炉体由SB、SC、MC三部分组 成，炉的三次风由SB、SC多处入炉，所以 炉及管道系统均较复杂。
• ⑵ 全系统通风调节困难，流体阻力损失大。
• ⑶ SC室内料粉与煤粉均由上而下，与重力 方向一致，当旋风效应控制不好时，料粉或 煤粉在室内停留时间过短，造成物料的分解 率降低，出口气温过高。
• d.悬浮区，该区为圆筒形结构，气流速度约 4m/s。小颗粒燃料和生料在此呈层流悬浮状 态，燃料继续燃烧，生料进一步分解。
• 对流态化（沸腾）式分解炉的分析
• ⑴ 燃料燃烧、传热及物料分解是处于密相流 态化状态，与稀相悬浮态相比，流态化层中 物料颗粒之间的距离要小得多，可获得很高 的生产效率与热效率。
• ③烟道中燃烧区上部，沿管壁形成许多旋涡， 有利于燃料燃烧和热交换。
• ④烟道高度根据燃料燃烧和物料停留时间需 要确定，即使粗粒固体燃料掉入窑内，也可 继续燃烧供生料分解之用。
• b.供气区，从篦冷机抽来的700～800℃的 三次风，进入该区，区内风速为10m/s。
• c.稀薄流化区，该区位于供气区之上，为倒 锥型结构。在该区内气流速度由下面的10 m/s降到上面的4 m/s，煤中的粗粒在此区 继续有上下循环运动，形成稀薄的流化区。 当煤粒进一步减小时，被气流带到上部直筒 部分。
第12章 各类预分解窑简介
一、SF分解炉系列
• 1. SF分解炉(Suspension PreheaterFlash Furnace)
• 2. NSF分解炉 。
• 1)将燃料喷入点由原来喷入反应室锥体下部改为 喷入涡流室顶部，燃料燃烧条件改善，延长了在 炉内的停留时间，提高了燃烧效率；
• 2)改变窑气与三次风混合入炉的流程，三次风仍 以切线方向进入涡流室，窑气则单独通过上升管 道向上流动，使三次风与窑气在涡旋室形成叠加 湍流运动，强化了料粉的分散混合；
• DD炉的二次喷腾以及冲顶作用，改善了气 料的搅拌和混合，增加了生料和燃料在炉内 停留时间（达10s以上），使燃料在炉内达 到完全燃烧，不会因未燃烧的燃料进入C5筒 而引起结皮堵塞。出C5筒气体中CO含量保持 在0.05％以下。另外由于DD炉内气体与生 料热交换好，使DD炉出口温度控制在870～ 880℃，入窑生料分解率保持在90%以上。
• 3.Leabharlann BaiduFLS预分解窑的分类及其特性
• 1)离线分解炉(SLC)窑
• 窑尾烟室及分解炉烟气各走一个旋风筒系列，两 个系列亦拥有单独的排风机。调节简单，操作方 便。并且分解炉内燃料燃烧使用净三次风，有利 丁稳定燃烧。史密斯公司公闻推荐，当窑产量超 过2500~3200t/d时，以选用此系统较为适。
• ⑶ RSP型分解炉的混合室MC是炉气、物料、 窑气相混的地方。高速上升的窑气至混合室造 成喷腾效应，物料在高温气流中停留时间延长， 有利于物料的继续分解。
• ⑷ RSP型分解炉内既有较强的旋风运动，又 有喷腾运动，燃料与物料在炉内的运动路程及 停留时间均较长，有利于烧煤粉或低质燃料。
• ⑸ RSP分解炉设有涡流燃烧室SB，又称预燃 室，SB容积小，燃烧气流中没有物料，不存 在吸热的分解反应，所以SB内燃烧温度较高 且稳定。SB的一般作用是在开窑时给SC点火 用。