分解炉的工作原理

（二）、分解炉的工作原理与结构概述

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(作者：佚名本信息发布于2009年08月19日，共有399人浏览) [字体：大中小] 分解炉是把生料粉分散悬浮在气流中，使燃料燃烧和碳酸钙分解过程在很短时间(一般1．5～3秒)内发生的装置，是一种高效率的直接燃烧式固相一气相热交换装置。在分解炉内，由于燃料的燃烧是在激烈的紊流状态下与物料的吸热反应同时进行，燃料的细小颗粒呈一面浮游，一面燃烧，使整个炉内几乎都变成了燃烧区。所以不能形成可见辉焰，而是处于820～900℃低温无焰燃烧的状态。

水泥烧成过程大致可分为两个阶段：石灰质原料约在900℃时进行分解反应(吸热)；在1200～1450℃时进行水泥化台物生成反应(放热、部分熔融)。根据理论计算，当物料由750℃升高到850℃，分解率由原来的25％提高到85～90％时。每千克熟料尚须1670千焦的热量。因此，全燃料的60％左右用于分解炉的燃烧，40％用在窑内燃烧。近几年来窑外分解技术发展很快，虽然分解炉的结构型式和工作原理不尽相同，它们各有自己的特点，但是从入窑碳酸钙分解率来看，都不相上下，一般都达到85％以上。由此看来，分解炉的结构型式对于入窑生料碳酸钙分解率的影响是不太大的。关键在于燃料在生料浓度很高的分解炉内能稳定、完全燃烧，炉内温度分布均匀，并使碳酸钙分解在很短时间内完成。

我国某厂烧煤分解炉的结构示意于图3—18。分解炉由预燃室和炉体两部分组成，预燃室主要起预燃和散料作用，炉体主要起燃料燃烧和碳酸钙分解作用。在钢板壳体内壁镶砌耐火砖。由冷却机来的二次空气分成两路进入预燃室。三级旋风筒下来的预热料，由二次空气从预燃室柱体的中上部带入预燃室。约四分之一的分解炉用煤粉，从预燃室顶部由少量二次空气带入并着火燃烧，约四分之三左右的煤粉在分解炉锥体的上部位置喂入，以此来提高和调整分解炉的温度，使整个炉内温度分布趋于均匀，担任分解碳酸钙的主力作用。炉体内的煤粉颗粒，虽被大量的惰性气体CO2和N2所包围，减少了与O2接触的机会，煤粉的燃烧速度就会减慢。但由于进入预燃室的煤粉不受生料粉的影响，而且在纯空气中燃烧，形成引燃火焰，起到火种的作用，使预燃室出口处有明火存在，对煤粉起着强制着火作用。因此，使煤粉在整个炉内能够稳定燃烧，不灭火。预燃室顶部装有一个喷油嘴，供分解炉点火用。

两个下煤点的喂煤量，可以根据分解炉内温度分布情况适当加以调整。预燃室顶部温度控制在950℃左右，分解炉出口温度控制在900℃左右。入窑生料碳酸钙分解率达85％以上。

分解炉自七十年代问世以来，得到了迅速的发展，到目前为止已经出现了很多种型式，根据其结构与工作原理的不同，大致可以分为以下四种类型。

1、旋流式分解炉

这种分解炉的特点是炉内的气体与物料作旋流运动。如我国的四平型和日本的SF型、

NSF型分解炉属于这一类型。

我国四平水泥厂采用的分解炉就是SF型分解炉，所烧的燃料是油。其炉的规格是φ3．1×5．0m。而冀东水泥厂采用的是NSF型分解炉，所烧的燃料是煤粉，其炉的规格是φ8．2m。广东云浮水泥厂采用的是NSF型分解炉，其炉的规格是φ4．7m。以上三厂的产量，分别为360t／d、4000t／d、2000t／d。

2、喷腾式分解炉

这种分解炉内物料的悬浮和运动，是靠气体的喷吹而形成的。我国的本溪型和日本的KSV型，丹麦的史密斯型等分解炉属于这一类型。

1975年我国本溪水泥厂扩建了一条窑外分解生产线，这条线的分解炉就是KSV型分解炉，其产量为1240t／d，已于1979年通过国家鉴定。

3、沸腾式分解炉

这种炉的特点是：物料在流化床上处于沸腾状态。日本的MFC型分解炉属于这一类型。我国从日本引进的现代化水泥生产线——宁国水泥厂，其分解炉就是MFC型。其规格是φ6×16．5m，日产熟料4000t。

4、带预热室的分解炉

我国太原型分解炉和日本的RSP型分解炉属于这一类型。

在我国新建的几个现代化水泥厂，如川沙700t／d，北京燕山700t／d，江西2000t／d，牡丹江2000t／d，鲁南2X2000t／d等都采用了RSP型分解炉。

在“六五”期间，我国研制了一种NSP型分解炉。这种分解炉是根据我国的某些特点研制的，是RSP的变种炉型，其典型的实例为日产700t／d熟料的邳县型旋风分解炉。

下面简要介绍各种分解炉的结构。

(一)旋流式分解炉

旋流式分解炉的结构比较简单．以我国建筑材料科学研究院和四平石岭水泥厂研制成功的四平型分解炉为例。其结构如图3—19所示，它是由上旋流室、下旋流室和反应室所构成的。内表面镶砌有耐火混凝土与耐火砖，反应室中部设有l～3个燃料喷嘴，成30°角向下喷射燃料。

四平型窑外分解系统的生产流程如图3—20所示，它的特点是利用气力提机泵将生料提运到预热器内。在窑尾烟室上部设有一倒V型烟道，预热后的760～800℃物料由ⅳ级预热

器加在ⅴ型烟道上，被来自窑尾900℃左右的废气分散带入分解炉内。分解炉用的二次风有专设的二次风管由冷却机引至窑尾(温度为400℃左右)，与窑尾废气混合后进入分解炉内。

为了平衡回转窑与二次风管的阻力．在窑尾烟道内设有缩口，在二次风管内设有蝶阀。

四平型分解炉，以重油为燃料，分解炉用油量占总耗油量的50％左右，炉内平均气体温为900℃左右。经过预热分解后物料入窑温度可达860～895℃，入窑生料分解率则达80～90％，热耗为4810千焦／公斤熟料左右。产量比同规格带悬浮预热窑增加一倍多。

日本SF型分解炉，其结构与生产流程，与四平型分解炉基本相同，不过其窑尾废气温度较高(约1100℃)和二次空气温度较高(750～780℃)，热利用情况较好，所以熟料单位热耗较低，仅为3140～3280千焦／公斤熟料。

这种分解炉的主要缺点是：物料与燃料在炉，内分布不均匀，涡流室两侧易于结皮等。

(二)喷腾式分解炉

鉴于我国水泥工业是以煤为主要燃料，我国建筑材料科学研究院在继烧油窑外分解取得成功之后，又与本溪水泥厂共同研制了本溪型窑外分解系统，它的主要特点是以煤粉为燃料。其结构较为简单，如图3—21所示。它是利用喷腾的原理使物料悬浮起来，

由冷却机抽来的热风(约700℃左右)，由分解炉的底部以22米／秒的速度喷入炉内，将生料与煤粉喷腾起来，形成所谓喷腾层。窑尾废气预先不与二次空气混合从分解炉的中部或顶部以切线方向进入炉内，不参加燃烧反应，主要对生料预热并使气流旋流，形成所谓涡流层。通过生产实践证明。分解炉的温度只要控制在850℃左右，煤粉燃烧稳定，入窑生料的分解率可达85％以上。取得与烧油分解炉同样的效果。

属于这一类型的分解炉国外有日本的KSV型(其结构与本溪型基本相同)、丹麦的史密斯型(其结构如图3—22所示)、西德的普列波尔型(其结构如图3—23所示)等。

(三)沸腾式分解炉

沸腾式分解炉的特点是以沸腾床(流化床)作为分解炉，日本的MFC型分解炉属于这一类型，其结构如图3—24所示。

由冷却机来的温度为200～250℃的二次空气，用高压风机(风压为10～15kPa)。鼓入分解炉的空气室，再通过风帽进入炉内，使由燃料喷嘴和生料入口来的燃料和生料形成沸腾层，在沸腾层内一边进行燃烧，一边进行传热分解。根据分解后物料卸出的方式不同，MFC分