五大热工设备介绍

五大热工设备介绍

一、预热器：

预热器主要功能是充分利用回转窑和分解炉排出的废气余热加热生料，使生料预热及部分硅酸盐分解，最大限度提高气固间的预热效率，实现整个煅烧系统的优质、高产、低消耗。它必须具备气固分散均匀、换热迅速和高效分离三个功能，在旋风预热器中，物料与气流之间的热交换主要在各级旋风筒之间的连接管道中进行，因此对旋风筒本身的设计，主要考虑了如何获得较高的分离效率和较低的压力损失，旋风筒的主要任务在于气固分离。来自上一级旋风筒收集下来的物料经喂料管落入散料板上冲散折回进入下一级旋风筒的排气管道中均匀冲散悬浮，并随上升气流进入旋风筒进行气固分离，气流由上而下做旋风运动，最后从锥部随排风机给予的动能沿旋风筒的中心垂直往上运动，此时，固体的物料沿筒壁落下进入下料溜管，排出的是相对干净的废气。旋风筒的收尘效率及阻力与旋风筒内的风速密切相关，旋风筒截面风速一般控制在5—6m/s，进风口风速在15-18m/s，出口风速控制在11-14m/s，若过高，引起系统阻力较大，过低不利于旋风筒收尘。

预热器主要部位工艺操作参数如下图（以天津院TDF预热器为例）：

预热器工作原理如下图：

二、分解炉：

分解炉是在预热器和回转窑之间增设的一个装置，燃煤喂入分解炉燃烧放出的热量与进入炉内的生料碳酸盐的分解和吸热过程同时在浮状态下进行，使得入窑碳酸盐分解率提高到90%以上。原来在窑内进行的分解反应移至分解炉内来，燃料大部分从分解炉内加入，减轻了窑内热负荷，延长了衬料的寿命有利于生产大型化，由于燃料与生料粉混合均匀，燃料燃烧热及时传递给物料，使燃烧、换热及碳酸盐分解过程都得到优化，因而具有优质、高效、低耗等一系列优良性能特点，它主要作用是燃料的燃烧、换热和碳酸盐的分解。在分解炉内，生

料及燃料分别依靠“涡旋效应”、“喷腾效应”、“悬浮效应”和“流化态效应”分散于气流之中。由于物料之间在炉内流场中产生相对运动，从而达到高度分散、均匀混合和分布、迅速换热、延长物料在炉内的滞留时间，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。在分解炉内主要存在碳酸钙分解和燃料燃烧两种反应。在连续稳定的状态下，二者进行的吸热和放热的速率是平衡的。碳酸钙分解从600~700℃时开始，800℃时分解速度明显加快，900℃时分解反应迅速。但就燃料燃烧反应而言，其在前期燃烧迅速，放热较快。随着气体中氧含量迅速降低，其后期的燃烧速度明显下降，较难燃烬。这就表明在分解炉内，对于碳酸钙分解进程来说，其前期主要受控于碳酸钙分解速度，而后期主要受控于燃料燃烧速度。但在分解炉内，燃料的着火和初期燃烧均进行较快，物料在悬浮态下被迅速加热，体系快速升温，分解炉在绝大部分时间内都处于相对稳定平衡状态。因此，基本上可以认为分解炉内的分解过程主要受控于燃料燃烧速度。分解炉结构如下图（以DD炉为例）：

按内部作用原理，DD 分解炉可分4个区。

1、还原区（Ⅰ区）包括咽喉部分和最下部锥体部分。咽喉部分是DD分解炉的底部，直接座在窑尾烟室之上，窑烟气通过咽喉直吹向上，使生料喷腾进入炉内。

2、燃料裂解和燃烧区（Ⅱ区）中部偏下区。从冷却机来的高温三次风，有两个对称风管喷入炉内（Ⅱ区），每根风管的风量由装在风管上的流量控制阀控制，总风量根据DD分解炉系统操作情况有主控阀控制。两个主要燃料喷嘴，装在三次风进口的顶部。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。

3、主要燃烧区（Ⅲ区）在中部偏上到缩口，主要是燃烧燃料和把产生的热量传给生料，生料吸热分解，使炉温保持在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。

4、全燃烧区（Ⅳ区）炉顶部圆筒体，主要作用是使未燃烧的10%左右的燃料继续燃烧，并促进生料分解。气体和生料通过Ⅲ区和Ⅳ区间缩口向上喷腾直接冲击倒炉顶棚，翻转向下到出口，使气料搅拌和混合，达到完全燃烧和热交换。

三、回转窑；

窑尾预分解系统基本完成了物料的干燥、预热及碳酸盐分解等功能，物料的放热反应、烧成及冷却是在回转窑中完成，因此回转窑的主要功能有以下四个方面：

1、燃料燃烧功能。它具有广阔的空间和热力场，可以供应足够的空气，装设优良的燃烧装置，保证燃料充分燃烧，为熟料煅烧提供必要的热量；

2、热交换功能。它具有比较均匀的温度场，可以满足水泥熟料形成过程各个阶段的换热要求；

3、化学反应功能。随着水泥熟料矿物形成不同阶段的不同需要，它既可分阶段地满足不同矿物形成对热量、温度的要求，又可以满足它们对时间的要求；

4、物料输送功能。由于具有一定的斜度和转速，它能将物料扬起后再落下，形成位移，从而使物料从窑尾向窑头运动；

回转窑基本数据对比表

南京院

天津院

成都院设计能力(t/d)

5000

5000

5000 规格（m）

φ4.8×74

φ4.8×72

φ4.8×74 窑内风速(m/s)

7.38

8.526

6.05 窑断面热负荷(KJ/m2.h)

1.76×107

1.59×107

1.42×107窑单位容积产量(kg/m3.h)

193.87

193.8

195.62 窑单位容积热力强度(KJ/m3.h)

14346.0

13701.3

14082.8 筒体内容积（m3）

1339

1302.9

1339 平均有效内径（m）

4.36

4.34 有效长度（m）

74

72

72 有效内表面积(m2)

1000

986.2

982 有效内容积(m3)

1074.6

1075

1065 斜度(%)

4

3.5