一、分解炉的构造
悬浮预热技术是窑外分解技术的基础,即是预分解炉窑的母体,而窑外分解技术则是悬浮预热技术的发展。
窑外分解技术中的分解炉是一关键技术设备。分解炉的构造,因种类不同而异。图14.4为旋流式分解炉的构造示意图,它由上旋流室1、下旋流室3和反应室2所构成,内表面镶砌有耐火混凝土及耐火砖,反应室中下部设有1~2个燃料喷嘴,向炉内喷燃料。料粉可在反应室的中、下部喂入。
入炉空气由下旋流室进入反应室,将燃料及料粉悬浮,供燃料燃烧、放热,同时供料粉分解、吸热,然后气流携带料粉由上旋流室被吸引出,进入四级旋风筒后再入窑。
由此可见,一般分解炉的构造应有适当形状和大小的炉筒体,以供燃料在其中燃烧及物料分解。应有燃料及料粉的加入装置和气流的进口与出口,而进、出口的结构,应有利于造成炉内气流的适当运动,以利于燃料的悬浮,燃料的燃烧,温度的均布,实现料粉的快速传热、快速分解,以达到很高的生产效率和热效率。
二、预分解窑炉分类
目前预分解窑的类型很多,分类方法主要有三种:①按制造厂命名分类;②按工艺流程分类法分类;③按炉内气流、料粉运动特征结合气体流程组合分类。
1、按制造厂命名分类
按制造厂命名分类的主要有以下几种:
SF型(改进型有N-SF、C-SF),日本石川岛公司与秩父水泥公司研制;
MFC型(改进型有N-MFC),日本三菱公司研制;
RSP型,日本小野田公司研制;
KSV型(改进型有N-KSV),日本川琦公司研制;
FI5型,丹麦史密斯公司研制;
普列波尔型,德国伯力鸠斯公司研制;
派洛克朗型,德国洪堡-维达格公司研制;
DD型,日本神户制铁公司研制;
GG型,日本三菱公司研制;
SCS型,日本往友公司研制;
FCB型,法国FIVesCALLBAbcock公司研制;
UNSP型,日本宇部兴产研制;
普列洛夫(PreroV)型,捷克普列洛夫水泥机械厂研制。
此外,尚有在原来悬浮预热窑的基础上,在窑尾上升烟道增设燃料喷嘴的盖波尔、ZAB米亚格等预分解窑。
2、按分解炉内气流及物料运动特征分类
按此分类方法,分解炉可分为:旋流式、喷腾式、旋流-喷腾式、悬浮式和沸腾式五种。
(1)旋流式分解炉(或称旋风式分解炉)
气体沿炉壁以切线方向入炉或经涡壳入炉,在炉内气流及物料旋转上升。由于气流与物料受离心力作用,向炉壁运动的阻力不同,物料运动速度滞后于气流,因而炉内气流中的料粉浓度大为增高,物料在炉内停留时间较气体大为延长,且这种方式造成炉内气流的紊流状态,横截面上的炉温较均匀,有利于燃料的燃烧,气固相间传热及物料的分解。旋流式分解炉如图14.5所示。
这类分解炉内气流旋转运动的造成,有赖入口气流的切向、高速或涡壳的作用,并不断改变方向,因而炉的流体阻力较大。这种炉的燃料加入点,常在炉的锥体下部,料粉加入点可在炉的锥体部分。这种炉型以日本SF炉及我国四平型分解炉为代表。
(2)喷腾式分解炉
气体在炉内形成喷腾层,这种炉型的代表有丹麦的F.L.史密斯型。如图14.6所示,其特点是炉筒直径较大,下部为锥体,锥体的底部边接有喉管,其直径较炉筒体小得多,入炉气流以25~30m/s的流速通过喉部,由于惯性,这股高速气流入炉后在炉中央部分一定高度内形成一上升的流股,将炉内四周的流体及燃料、物料不断裹挟进来,造成许多涡流而形成喷腾层。
燃料及Ⅲ级预热器来的物料则在炉的锥部及炉下部适当地方加入。由于炉喷腾层的作用,使燃料、物料能与气流充分混合,并造成物料滞后于气流运动速度,这有利于燃烧、传热及分解的进行。
(3)旋流-喷腾式分解炉
气体在分解炉内形成旋流及喷腾两种运动形态。它可分两种,一种是气体先沿炉壁切线方向入炉,供燃料燃烧并造成旋回运动,继而向下(又称下行式)与入炉窑气在汇合处混合造成喷腾层。这种分解炉有日本RSP型(图14.9)和我国邳县型分解炉。另一种是气体先在炉底喉管上升,造成喷腾层,继而向上(可称上行式)。窑气则在炉中上部,沿炉壁切线方向导入,形成螺旋运动。这类先喷腾后旋流运动的分解炉有日本KSV型(图14.10)和我国本溪型分解炉。
气流的旋风运动有利于炉横截面上的温度均匀,喷腾运动则有利于炉内纵向温度的均匀,旋流与喷腾两种方式的结合,兼有两者的特点。
3、按入炉空气及窑气流程分类
按入炉燃烧用空气及窑气流程分类,分解炉可分为四类,即:
①燃烧空气从窑内通过与窑气一起入炉:
②燃烧空气经过专设风管引至窑尾与窑气混合入炉;
③燃烧空气经过专设风管引送入炉,窑气在炉的下游入炉;
④燃烧空气用专设风管入炉,窑气不入炉。
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