1、第第9章章 分解炉分解炉 分解炉作用：燃料燃烧、换热、碳酸盐分解 德国 多徳豪森水泥厂 油母页岩 日本石川岛公司与秩父水泥公司 SF炉 各种炉型 烧油烧煤 改造 成熟9.1 分解炉的工作参数分解炉的工作参数（1）分解率 入窑物料分解率是衡量分解炉工作效率的重要指标，也是表示生料中碳酸钙分解程度的参数。分解率分为表观分解率和真实分解率，生产上常用表观分解率表示。%100100100LLsLLsLs，L生料和入窑生料的烧失量，%21210100100100LLLLLmeefhfhtmfh出窑飞灰的数量，kg/kg；Lfh出窑飞灰的烧失量，%。真实分解率et 1)气体停留时间 一般要求大于3.5s。
2、2)物料停留时间 碳酸钙充分分解（大于90%），煤粉充分燃烧。（2）停留时间QVg36009.2 分解炉的分类分解炉的分类 9.2.1 分解炉的构造分解炉应有适当形状和大小的炉体，以供燃料在其中燃烧及物料分解。应有燃料及粉料加入装置和气流的进出口，而进出口的结构，应有利于造成炉内气流的适当运动，以利于燃料和料粉的悬浮，燃料的燃烧，温度的均布，实现料粉的快速传热、快速分解。9.2.2 分类分类(1)按制造厂命名分类天津院：TDF型南京院：NC-SST型成都院：CDC型(2)按分解炉内气体运动的主要流型分类 旋流式 喷腾式 悬浮式 沸腾式（流化床式）生料及燃料在分解炉内分别依靠“旋风效应”“、喷腾
3、效应”、“悬浮效应”及“流态化效应”或几种流型的叠加（旋流-喷腾）高度分散于气流之中，从而增加物料与气流间的接触面积，延长物料在分解炉内的停留时间。旋流-喷腾叠加流场类，如SF型、N-SF型、KSV型 旁置预燃室类，如RSP型、GG型 流化床-悬浮层叠加流场类，如MFC型、N-MFC型 喷腾或复合喷腾流场为主，如SLC型、DD型 悬浮层流场为主管道炉类，如Prepol-AT型、Pyroclon-R型（3）按全窑系统气体流动方式分类）按全窑系统气体流动方式分类1 燃烧空气从窑内通过与窑气一起入炉2 燃烧空气由专设风管引至窑尾或炉内与窑气混合3 燃烧空气经专设风管入炉，窑气不入炉三类流程的比较三类
4、流程的比较1.分解炉燃烧用空气从窑内通过 优点(1)不需专设风管及其相应的收尘设施，可节省投资；流程较简单，散热较专设风管少，进炉气流温度较高。(2)可从各种形式的冷却机取得高温气体。缺点(1)入炉燃烧用空气与窑气相混，氧气浓度降低，影响燃料燃烧及炉的发热能力；(2)影响窑的操作，使窑燃烧带气流速度增加，燃烧温度降低；(3)使窑后循环粉尘增大。2.窑气入分解炉的优缺点 优点(1)当入炉窑气的温度高于950时，可给物科升温及分解提供部分热量；(2)窑气温度较入炉空气为高，当入炉空气温度有波动时，能起到缓和气温波动的作用，并能提高气流对物料的浮送能力。缺点(1)增大了通过分解炉气体的流量；(2)影
5、响分解炉中碳酸盐的分解速率；(3)影响分解炉内燃料的燃烧速度及发热能力；(4)限制了气流含尘浓度的提高。（4）按分解炉与窑、预热器及主排风机匹配方式分类 a和b称为同线型；c1称为半同线型；c2称为异线型；c3为旁路放风型。按炉内气流的运动型式分类按制造厂命名分类按全系统工艺流程分类常用配套预热器旋风式SF型（日本石川岛公司）第二类型洪堡型普列洛夫型（Prerov捷克机械厂）第二类型普列洛夫型FCB型（法国FCB公司）第一、二类型多波尔型ZAB型（德国德骚水泥机械厂）第一类型喷腾式FLS型（丹麦史密斯公司）第一、二类型、第三类型方式（b）FLS型米亚格型（联邦德国比勒-米亚格公司）第一、二类型
6、米亚格型盖波尔型（联邦德国伯力鸠斯公司）第一类型米亚格型旋风-喷腾式N-SF型（日本石川岛公司）第二类型盖波尔型C-SF型（日本石川岛公司）第二类型洪堡型RSP型（日本小野田公司）第二类型维达格型KSV型（日本川琦公司）第二类型多波尔型N-KSV型（日本川崎公司）第二类型多波尔型或KS-5型DD型（日本神户制铁公司）第二类型洪堡型GG型（日本三菱公司）第二类型UNSP型（或称UNP）（日本宇部公司）第二类型洪堡型Pre-AXIAL型（德国巴比考克公司）第二类型SOS型（日本住友公司）第三类型方式（b）洪堡型悬浮式普列波尔型（伯力鸠斯公司）第一、二类型多波尔型派朗克隆型（洪堡维达格公司）第一、二
7、类型洪堡型沸腾式MFC型（日本三菱公司）第三类型方式（a）多波尔型N-MFC型（日本三菱公司）第三类型方式（b）M-SP型或MK-5型(1)SF分解炉 窑气与三次风混合入炉9.3 几种典型分解炉的结构特征简介几种典型分解炉的结构特征简介(2)N-SF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；(3)C-SF分解炉 将NSF炉侧面出口改为顶部涡室出口。涡室下
8、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。9.3.2 DD系列分解炉系列分解炉DD炉可分炉可分4个区个区1.还原区(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(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；燃料喷入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(区)燃烧燃料、热量传递，生
9、料吸热分解。炉温保持在850900，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。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。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
10、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870880，入窑生料分解率保持在90%以上。DDII分解炉的结构 DDIIdx分解炉的结构 9.3.3 RSP系列分解炉系列分解炉 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SB室：室：点火、预燃点火、预燃SC室：室：燃烧、分解燃烧、分解MC室：室：炉窑气混合、物料炉窑气混合、物料继续分解继续分解 2.RSP炉工作原理 1)涡旋燃烧室SB：设有供点火用的
11、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；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
12、收火焰热量，大约有40生料分解。SC室内截面风速约为1012m/s。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812m/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。对RSP 分解炉的分析 特点：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
13、旋风效应，有利于炉内燃烧、传热和分解的进行。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。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。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。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，
14、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。不足 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。全系统通风调节困难，流体阻力损失大。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。9.3.4 FLS系列分解炉系列分解炉 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2530m/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
15、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.FLS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，有利于稳定燃烧。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
16、小。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。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)半离线两区段型分解炉(SLC-Sx)窑 5）离线下引分解炉(SLC-D)窑 6)使用窑内过剩空气的同线分解炉(ILC-E)窑9.3.5 MFC系列分解炉系系列分解炉系 N-MFC炉的组成可以分为四个区域：a.流化层区
17、，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1015，流化空气压力为35KPa。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。b.供气区，从篦冷机抽来的700800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。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
18、，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 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。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。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。3)将C3筒来料由炉顶部喂入改为大部分从上升烟道喂
19、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。9.3.6 KSV系列分解炉系列分解炉 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
20、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。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%。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
21、反，窑尾烟气从N-KSV炉底以3540m/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1820 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。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860880，入窑生料分解率为8590。9.3.7普列波尔普列波尔(Prepol)和派洛克隆和派洛克隆(Pyroclon
22、)炉系列分解炉炉系列分解炉 共同点 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。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。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。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。这种分解装置，结构简单，阻力小，适用于各种燃料。都属于“悬浮型”分解炉 不同点 选用各自的旋风预热器 1 Prepol系列分解炉Prepol-AT炉Prepol-AS炉Prepo
23、l-AS-CC型分解炉Prepol-AS-MSC 2 Pyroclon 型分解炉Pyroclon-SPyroclon-RPyroclon-RPPyroclon-R-lowNOxPyrotop分解炉 交又料流法系指物料进入预热器后，在双列预热器中，虽然气流分别经过两列预热器，但物料经过两列预热器中的几乎所有的热交换单元（最上级换热单元除外），以增加物料与气流间的换热效果，提高换热效率，降低热耗。9.3.8 交叉料流型分解炉交叉料流型分解炉SCS法（法（RC分解炉）分解炉）PASEC法（法（SEPA分解炉）分解炉）由于采用五级旋风预热器时，物料入炉前已经达九次气固换热，同时二次风直接从窑头抽吸，入
24、炉二次风可高达900以上，故炉内工况良好。交又料流法采用高固气比、低温差和增加气固换热次数的方法，虽有利于提高热效率，但会增大系统阻力，从而增加电耗。在厂房设计上必须相应增加，从而增加了建设费用。因此，交叉料流必须结合具体条件综合权衡。西安建大研发设计的两条1000t/d级交又料流型预分解窑已在山东淄博宝山生态建材集团投产，并取得成功。9.3.9 TC分解炉系列分解炉系列 TDF分解炉(1)分解炉坐落在窑尾烟室之上，炉与烟室之间缩口在尺寸优化后可不设调节阀板，结构简单。(2)炉中部设有缩口，保证炉内气固流产生第二次“喷腾效应”。(3)三次风切线入口设于炉下锥体的上部，使三次风涡旋入炉；炉的2个
25、两通道燃烧器分别设于三次风入口上部或侧部，以便入炉燃料斜喷入三次风气流之中迅速起火燃烧。(4)在炉的下部圆筒体内不同的高度设置四个喂料管入口，以利物料分散均布及炉温控制。(5)炉的下锥体部位的适当位置设置有脱氮燃料喷嘴，以还原窑气中的满足环保要求。(6)炉的顶部设有气固流反弹室，使气固流产生碰顶反弹效应，延长物料在炉内滞留时间。(7)气固流出口设置在炉上锥体顶部的反弹室下部。(8)炉容较DD炉增大，气流、物料在炉内滞留时间增加，有利于燃料完全燃烧和碳酸盐分解。TSD分解炉 TWD分解炉 TFD分解炉 TTD分解炉 三喷腾效应：TTF炉固气停留时间比（tm/tg=4.8）大，在相同炉容下，炉流场
26、大大优化，物料停留时间长，有利于煤粉的充分燃烧及生料充分分解；喂料方式：上下料点合理分料，分解炉中部局部温度可达1300，可大幅提高煤粉燃烧效果；高温区间设计1.5 s，可保证劣质煤及无烟煤的充分燃烧；物料置于三次风正上方，可充分分散，分解炉物料分布均匀，流场更合理，同时可减少锥部塌料，分解炉的压损可大幅减少，系统阻力相应降低；喂煤方式：二通道对称四点喷入，优化分解炉温度场；通过燃料分级及三次风的分级设置，分解炉的下柱段有较大脱硝空间，同时分解炉出口管道预留喷氨位置，根据实际情况可满足更严格的环保排放要求等；分解炉中柱段预留设置废弃物处置口，可满足一定要求的废弃物处置；增设后置管道：适当增加分
27、解炉炉容，方便与C5筒连接，降低塔架高度；可操作性：分解炉操作简单，对燃原料适应强。9.3.10 NC分解炉系列分解炉系列 一、碳酸钙分解反应的特点 600开始分解；800850分解速度加快；至900左右，CO2分压达1大气压。900时的分解吸热为1660 kJ/kg。烧矢量大，产物体积变化不大，具有多孔性。9.4 分解炉工艺特性分解炉工艺特性 二、碳酸钙的分解机理 温度升高，分解速度加快，也加快了CO2的扩散速度，使CaCO3分解加快。23CO 三、碳酸钙分解温度与CO2分压的关系 令pco2=0.1MPa，T=1138K。四、分解炉中分解温度与CO2分压的关系CO2分压 平衡温度 10%7
28、30 20%780 30%810炉气中CO2最高分压波动在2530%，相应温度控制在820850。温度升高，碳酸钙分解加快，但容易引起局部料粉过热而造成结皮或堵塞。调节炉的容积和物料停留时间解决。有时温度会超过910 1)物料或燃料的喂入量波动。2)CaCO3颗粒尺寸过大，表面CaO层过热。3)物料及燃料在气流中分布不均，造成局部过热。入窑生料分解率一般控制在85%95%.一、分解过程的分析 1)通过颗粒边界层，由周围介质传进分解所需的热量Q1。2)热量继续以传导方式，由表面传至反应面热量Q2为 3)反应面在一定温度下吸收热量，继续分解并放出CO2。4)放出的CO2从分解面通过CaO层，向四周
29、进行内部扩散。5)扩散到颗粒边缘的CO2，通过边界层向介质扩散。分解炉中CaCO3的分解，受生料粉粒径的影响很大。在粒径比较大时，如D1cm的料球，传热及传质的过程占主要影响。在较径D 0.2cm时，传热传质过程与化学分解过程占有同样重要的地位。因此，在立窑、立波尔窑及回转窑内碳酸钙的分解过程属传热、传质控制过程。二、影响分解炉内分解过程的主要环节 在粒径比较小时，例如D30m，在悬浮态分解时，整个分解过程决定于化学分解反应。回转窑分解带粉料虽然较细，但处于堆积状态，与气流传热面积小；料层内部颗粒被CO2包裹，对流传质面积小，所以碳酸钙分解过程仍为传热传质过程控制。9.4.3 分解炉中石灰石分
30、解的化学动力学方程 平衡分解压力上式说明：分解速度主要与平衡压力pCT有关，而pCT由分解温度决定；周围介质中CO2 的浓度愈低，分解速度愈快。分解速度常数与CaCO3的品质等有关。全颗粒的分解时间，则与粒径d成正比关系。26.68550lgTPCT9.4.4 分解炉中石灰石颗粒的分解时间图9-43 石灰石颗粒分解时间与分解温度、CO2分压间的关系（Nu=Sh=1）影响石灰石颗粒分解速度的主要因素 分解温度：温度愈高，分解愈快；炉气中CO2浓度：浓度愈低，分解愈快，而且温度愈高，其影响愈不明显。料粉的物理、化学性质，结构致密，结晶粗大的石灰石分解速度较慢；影响分解所需时间的因素还有料粉粒径，粒
31、径愈大，时间愈长；生料的悬浮分散程度。悬浮分散性差，相当于加大了颗粒尺寸，改变了分解过程性质，降低了分解速度。9.4.5 粉料颗粒群的分解时间粉料颗粒群的分解时间一、生料的颗粒分布 粉磨生料的颗粒分布常用Rosin-Rammler-Bennet式表示 R生料中某一粒径D(m)的筛余()；D特征粒径(m)，此时R=36.8%，对于一种粉磨产品说为常数；n均匀性系数，对一种粉磨产品说为常数；D越大，颗粒越粗；n值越大，颗粒越均匀。nDDeR100福斯滕实验用三种水泥生料各粒级的数量m与石灰石含量xD（m）m（%）x（%）D（m）m（%）x（%）D（m）m（%）x（%）2001.075.045639
32、.477.3794.677.51602002.471.7254511.877.2674.477.51251603.073.719256.875.5464.778.01001256.875.315194.874.0345.677.5901002.676.213152.674.2233.177.571905.377.511134.576.728.377.063715.877.39113.077.59.4.5 粉料颗粒群的分解时间 二、料粉平均分解率与分解时间系数的关系(1)在分解时间系数0.4以前，颗粒群的平均分解率，均高于单颗粒料粉的分解率。料粉颗粒群中含有许多细颗粒料粉，它们的分解速度快。(2
33、)在0.4以后，整个颗粒群料粉的平均分解率远低于单颗粒料粉的分解率。而且n越大，分解率愈高。因为大于特征粒径的颗粒的分解速度较慢。(3)当n0.84的料粉的平均分解率为90时，时间系数0.72。即整个颗粒群平均分解率达90所需时间仅为单颗粒分解时间的0.72倍(D30m)。分解时间系数1时，即特征粒径组成的料粉全部分解所需时间为4.5s，整个颗粒群平均分解率为95。若要求平均分解率达99，则分解时间系数需大于2。这是因为一些粗颗粒量虽不多，但要它们全部分解，需更长的时间。一、分解炉内的燃烧特点 一般燃料在高温条件下燃烧，由气态可燃物与燃烧产物形成一定形状的发光体火焰。回转窑内煤粉燃烧属有焰燃烧
34、。在分解炉内，燃烧用空气也可分为一次空气和二次空气(又称系统的三次空气)。一次空气携带燃料入炉，用量控少，有的分解炉完全不用。一次风量较小、风速较低。三次风速大且作旋回运动，所以燃料与一次风不仅不能形成流股，而且瞬间即被高速旋转的气流冲击混合，使燃料颗粒悬浮分散于气流中物料颗粒间，各自独立进行燃烧，无法形成有形的火焰。当煤粉颗粒进入分解炉后，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，无数的煤粉颗粒便形成无数的迅速燃烧的小火焰。这些小火焰浮游满布于炉内，从整体上看不见一定轮廓的有形火焰。称无焰燃烧或辉焰燃烧。分解炉内无焰燃烧的优点是燃料均匀分散，能充分利用燃烧空间而不易形成局部
35、高温，放热与吸热相适应，既有利于向物料传热，又有利于抑制炉温的过热。二、分解炉内的温度及温度分布二、分解炉内的温度及温度分布(1)分解炉的轴向及平面温度都比较均匀。(2)炉内纵向温度由下而上逐渐升高，但变化幅度不大。(3)炉的中心温度较高，边缘温度较低。()分解炉内气流温度为什么能保持850950之间?因为燃料与物料混合悬浮在一起，燃料燃烧放出的热量迅速被粉吸收，当燃烧快、放热快时，分解吸热也快；相反燃烧慢，分解也慢。所以分解反应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2050的范围。三、分解炉内煤粉的燃烧速度 1.影响煤粉完全燃烧程度 2.影响炉内燃烧速度的因素
36、分解炉内气态燃料(挥发物)燃烧速度决定于燃料与空气的混合程度，固定炭的燃烧则受物理扩散速度与燃烧化学反应速度的影响。分解炉内的燃烧温度通常在850950，燃烧化学反应速度较快，扩散速度较低。影响燃烧速度的主要因素有燃料喷出速度、炉内流体的紊流程度、燃料的分散度(煤粉细度)等。分解炉内温度不是很高，燃烧速度还受燃料的种类、温度、压力及反应物浓度等的影响 3.分解炉内燃烧速度与温度的调节控制(1)多点加料并使之分散均匀；(2)适当控制煤粉细度；(3)选择适当的燃料品种；(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过剩系数。四、分解炉的容积热负荷与生产强度
37、 1.分解炉的容积热负荷VQqv 2.分解炉的生产强度 分解炉的生产强度可用单位时间单位容积所处理的生料量以及生料分解率两个指标来表达。也可用额定分解率的标准生相处理量来表示。一般旋风型(SF)分解护的容积生产强度(分解率8595的物料)约为0.40.7 。ht/m3 回转窑内物料升温速度：约5.8/min；立波尔窑：约46.6/min；预分解窑：可达1000/min。一、分解炉内的使热特性 1.传热方式 分解炉内的传热方式主要为对流传热，其次是辐射传热。有人认为对流传热约占90；辐射传热促进全炉温度均匀。2.分解炉内传热公式 3.对流及辐射综合传热系数tFQ210316.02ggpggppg
38、dCd 二、悬浮态传热高效率的关键传热面积比：传热面积比：1:900:160009.6.1 分解炉对气体运动的要求 1)适当的速度分布；2)适当的回流及紊流；3)较大的物料浮送能力；4)较小的流体阻力。9.6.2 分解炉内气体运动速度的分布 进口：20m/s；出口：1520m/s 断面风速：4.56.0m/s9.6.3 气流在分解炉内的运动阻力 1.加速物料的压头损失 2.气流流动过程的压头损失 3.分解炉内各处阻力的分布 阻力损失比较大的部位：进口、出口和缩口 1.旋风效应旋风效应 旋风型分解炉内气流作旋回运动，使粉料滞后于气流的效应。粉料前进速度落后于气流速度。颗粒愈粗，滞留时间愈长。由于
39、滞留，炉内气流中的料粉浓度大大高于进口或出口浓度。2.喷腾效应喷腾效应 分解炉内气流作喷腾运动，使粉料滞后于气流的效应。气流以2040m/s的流速通过底部喉管，在炉筒一定高度内形成一条上升流股，将炉下部锥体四周的气体及粉料不断裹吸进来，喷射上去，造成许多由中心向边缘的旋涡，从而形成喷腾运动。使炉内气体含尘浓度增加，料粉、煤粉在炉内的停留时间延长。3.旋风或喷腾效应的作用旋风或喷腾效应的作用 分解炉断面风速一般为4.56m/s，气体通过时间约12.5s。一般特征粒径为3040m的料粉，在分解温度为820870，分解率为8595时，其分解时间平均约需410s，是气流通过时间的46倍。延长物料在炉内
40、停留时间，单靠降低风速或增大炉容是难于解决的，主要方法是使炉内气流作适当的旋回运动或喷腾运动，或是二者的结合。9.8.1 生料和煤粉均匀悬浮的意义9.8.2 影响生料和煤粉悬浮的因素及改进措施 同悬浮预热器9.8.3 适宜含尘浓度的确定（1）气流对物料的浮送能力 单位时间内，通过分解炉的气流所能携带物料的质量称气流的浮送能力，以G表示。GVx 当通过分解炉的气体流量及流速一定时，气流对料粉的浮送量有一定限度。超过极限浓度时，将产生料粉的沉积。旋风型分解炉中的料粉极限浓度分解炉缩口风速（m/s）810101313161718.5料粉进、出口极限浓度（g/m3）3006009001000（2）气流适宜含尘浓度 气流的含尘浓度对设计或生产都是一个重要的参数。对输送或预热物料来说，希望在不落料的情况下，气流中的含尘浓度愈高愈好。计算方法：因此，气流含尘率的确定，不但须考虑气流的浮送能力，同时还必须考虑气流实际所能供燃烧发出的热量。由于含尘浓度与分解率的密切相关，在实际生产中，当分解炉的通风量一定时，其喂料量亦应限制在一定范围内，以保证达到一定的分解率。作业：1.分解炉按全窑系统气体流动方式分类。2.分解炉内燃料燃烧特点。3.旋风效应和喷腾效应。4.画出RSP分解炉的结构示意图并说明其工作原理及技术特点。5画出D-D分解炉的结构示意图并说明其工作原理及技术特点。
