《无机材料热工基础》课件第五章_水泥工业窑炉.pptVIP

第三种方式 分解炉设于窑的一侧，称半离线型炉。这种布置方式中，分解炉内燃料在纯三次风中燃烧，炉气出炉后可以在窑尾上升烟道下部与窑气会合，亦可在上升烟道上部与窑气会合，然后进入最下级旋风筒。 这种方式工艺布置比较复杂，厂房较大，生产管理及操作亦较为复杂。其优点在于燃料燃烧环境较好，在采用“两步到位”模式时，有利于利用窑气热量和防止粘结堵塞。 6.5 分解炉的热工特性 分解炉的主要热工特性： ①燃料的燃烧 ②悬浮态传热 ③气体运动 ④旋风与喷腾效应 ⑤物料的吸热分解 分解炉生产工艺对热工条件的要求 1.回转窑炉内气流温度不宜超过950℃，以防系统产生结皮、堵塞； 2.燃烧速度要快，以保证供给碳酸钙分解所需要的大量的热量； 3.保持回转窑系统较高的热效率和生产效率。 ①燃料的燃烧放热 辉焰燃烧：当燃烧煤粉时，煤粉颗粒进入分解炉内，浮游于气流中，经预热、分解、燃烧发出光和热，形成一个个小火星。在整个分解炉中料粉和煤粉悬浮于高温的燃烧气流中，使料粉颗粒受热达到一定温度后，固体颗粒也会发光，燃料燃烧发光参与其中，使整个炉体中不存在有形火焰，而且满炉发光。 无焰燃烧的优点 燃料均匀分散，充分利用燃烧空间而不容易形成局部高温。 物料均匀分散与小火焰中，有利于向物料传热，又能防止气流温度过高。 很好地满足物料中碳酸盐分解的工艺与热工条件。 分解炉内的温度分布 一般煤粉或燃油的喷燃温度可达1500~1700℃，而分解炉内气流温度只有850~900℃，为什么？ 这是因为燃料与料粉是以悬浮状态混合在一起的，燃料燃烧放出的热量立即被物料所吸收。当燃料燃烧快放热快时，料粉分解也就快；当燃烧慢时，则放热也慢，分解也就慢。所以分解反应也抑制了燃烧温度的提高，而将炉内温度限制在略高于CaCO3平衡分解温度20-50℃的范围。 炉的温度分布 1)分解炉的平面温度比较均匀。 2)炉内纵向温度由下而上逐渐提高，但变化不大。 3)炉的中心温度较高，边缘较低，除炉壁热损外，因炉内气流为旋回，故粉粒因离心力而在四周浓度较大，吸热较多，而形成炉壁温度较低 。 分解炉的燃烧速度 分解炉内的燃烧速度，影响着分解炉的发热能力和回转窑炉内的温度，从而影响物料的分解率。 燃烧速度快，放热多，炉内温度就高，分解速度将加快。 反之，分解率将降低。因此加快燃料燃烧的速度，是提高分解炉生产效率的一个重要问题。 分解炉内的燃烧温度通常在850~950℃，燃烧过程的性质处于低温化学动力学控制范围与高温扩散控制范围的交界，因此，影响这两种过程的因素，均对分解炉内的燃烧速度有重要影响。 影响燃烧速度的化学动力学因素有燃料的种类、性质、温度、压力及反应物浓度等。 影响扩散燃烧速度的主要因素有回转窑炉气的紊流程度、燃料与气流的相对速度、燃料的分散度(煤粉的细度及燃油的雾化温度和压力)等。 加快燃烧速度，控制炉温的措施 1）选择适当的燃料加入点并分成几点加入； 2）适当控制燃料的雾化粒度或煤粉细度； 3）选样适当的燃料品种，例如煤粉中含有适当的挥发物，使挥发物与焦炭先后配合燃烧，以达到好的热效应； 4）选择适当的一、二次风速以及合适的加料点的位置； 5）调节燃料加入量以改变燃烧的空气消耗系数。 ②分解炉内的传热 传热特点： 在分解炉内，燃料燃烧速度很快，发热能力很高。由于料粉分散在气流中，在悬浮状态下，具有极高的传热效率，燃烧放出的大量热量在很短的时间内被料粉所吸收，既达到高的分解率，又防止了局部的过热现象。 传热方式 分解炉内主要以对流传热为主，其次是辐射传热。 炉内燃料与料粉悬浮于气流中，燃料燃烧将气体加热至高温，高温气体同时以对流方式传热给物料。由于气、固两相充分接触传热速率则高。 分解炉中气体温度达900℃左右，其辐射能力较回转窑中烧成带差，但炉中有大量的CaCO3分解，放出很多CO2气体，且气流中含有很多细颗粒，所以就增大了炉中气流的辐射传热能力，这种辐射传热对全炉温度的均匀分布极为有利 。 分解炉内的传热速率之所以远高于回转窑约分解带，主要原因是其传热面积大大增加。 回转窑分解带、立波尔加热机及分解炉三系统中单位重量物科的受热面积作一比较(1g生料粉的受热面积为基准）。 回转窑分解带 设窑直系D=3.0m，负荷率φ=7%，每米窑长物料容积约0.5m3，物料容积密度ρ=1.2t/m3，则每米窑长物料质量为0.5*1.2=0.6t。 每米窑长的传热面积≈每米长的窑内表面积=ΠDl=3.14*3.0*1.0=9.4m2 则：1g物料的传热面积= 9.4*（100）2/(0.6*106)=0.157cm2 立波尔加热机 设料球直径为1cm，则： 一个料球的表面积=4πr2=3.14cm2 一个料球的质量=4