回轉(zhuǎn)窯分解爐課件

1、3.4 熟料燒成一、熟料燒成系統(tǒng)的發(fā)展二、預(yù)分解窯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1 預(yù)分解窯系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)2 預(yù)分解窯系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)3 回轉(zhuǎn)窯4 分解爐5 懸浮預(yù)熱器6 熟料冷卻機(jī)1 歷史回顧水泥工業(yè)的誕生1824年英國(guó)人Joseph Aspdin在廚房里通過(guò)煅燒磨細(xì)的石灰石與粘土的混合料得到了一種膠凝材料，由它制成的磚塊很像由波特蘭半島采下來(lái)的波特蘭石，由此將這種膠凝材料命名為“波特蘭水泥”（Portland Cement），并獲得的專(zhuān)利。當(dāng)時(shí)的產(chǎn)品因?yàn)椴](méi)有煅燒到熔融程度，化學(xué)成分和特性只相當(dāng)于羅馬石灰。1843年J. Aspdin的兒子William Aspdin在其新建的工廠的間歇式圓窯真正生產(chǎn)出波特蘭水泥，

2、宣告波特蘭水泥工業(yè)產(chǎn)品誕生。Beehive一、熟料燒成系統(tǒng)的發(fā)展早期的水泥工業(yè)Swanscombe works, 1872 Workers from Bevans cement works lighting kilns, 1926. 水泥熟料燒成設(shè)備的發(fā)展水泥窯的發(fā)展經(jīng)歷了立窯、干法中空窯、濕法窯、懸浮預(yù)熱器窯、預(yù)分解窯五個(gè)階段。中國(guó)的第一家水泥廠誕生于1886年，建在澳門(mén)的青洲島，存在時(shí)間很短。1889年在唐山興建水泥廠啟新洋灰公司（現(xiàn)啟新水泥廠），1892年生產(chǎn)第一袋水泥，1906年投入生產(chǎn)，中國(guó)水泥工業(yè)誕生。1.1 立窯 （Vertical Kiln）1843年間歇式圓窯，1910年機(jī)械

3、化立窯，在國(guó)外于6070年代逐步被淘汰，國(guó)內(nèi)70年代開(kāi)始大量發(fā)展，估計(jì)到2015年被徹底淘汰；1.2 回轉(zhuǎn)窯 （Rotary Kiln）1877年英國(guó)人TR. Crompton申請(qǐng)回轉(zhuǎn)窯煅燒水泥熟料的專(zhuān)利，但沒(méi)有實(shí)現(xiàn)；1885年英國(guó)人Fredenv Ransome取得了水泥回轉(zhuǎn)窯的專(zhuān)利，1887年建成了第一臺(tái)回轉(zhuǎn)窯，試驗(yàn)雖未成功，但奠定了回轉(zhuǎn)窯的基本系統(tǒng)；18981899年間，在英國(guó)、美國(guó)、德國(guó)等相繼投產(chǎn)了真正能正常生產(chǎn)的干法回轉(zhuǎn)窯。濕法窯干法窯典型回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)1.2.1 濕法回轉(zhuǎn)窯濕法長(zhǎng)窯及帶料漿蒸發(fā)機(jī)窯，4050年代盛行，國(guó)內(nèi)引進(jìn)了一批；最大的是美國(guó)7.62/6.40/6.91232m的濕法

4、窯，日產(chǎn)熟料3600t；啟新洋灰（華新水泥股份有限公司前身）1907年由清政府批準(zhǔn)興建，1946年重建，引進(jìn)兩條700t/d濕法水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)。70年代，華新自己設(shè)計(jì)建造3號(hào)窯，代表了當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)水泥行業(yè)最先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，被國(guó)家命名為“華新型”窯，向全國(guó)推廣并出口國(guó)外。 燃燒了近60年的“華新型”窯2005年6月停火封爐。華新整體拆除在市中心的3座窯，騰出近500畝黃金地段用作商業(yè)開(kāi)發(fā)，生產(chǎn)工人經(jīng)轉(zhuǎn)崗培訓(xùn)后進(jìn)入新的崗位。 1.2.2 干法回轉(zhuǎn)窯中空干法窯及立波爾窯、帶余熱鍋爐發(fā)電窯、旋風(fēng)預(yù)熱器窯、立筒預(yù)熱器窯及預(yù)分解窯等。1929年誕生了第一臺(tái)半干法立波爾窯，聯(lián)邦德國(guó)的5.6*90m的立波爾窯，日

5、產(chǎn)量3300t；1932年史密斯公司獲得旋風(fēng)預(yù)熱器專(zhuān)利，1953年德國(guó)洪堡公司建造了第1臺(tái)四級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱窯，國(guó)際上60年代轉(zhuǎn)向發(fā)展干法，日本宇部公司伊佐水泥廠的6.2*125m懸浮預(yù)熱窯，日產(chǎn)量5500t；1971年末石川島公司開(kāi)發(fā)的預(yù)分解窯投入生產(chǎn)，10000t/d級(jí)預(yù)分解窯為6.490m。我國(guó)第1臺(tái)懸浮預(yù)熱及預(yù)分解窯于1976年投產(chǎn)，80年代引進(jìn)幾套大型預(yù)分解窯。干法回轉(zhuǎn)窯的發(fā)展立波爾窯：對(duì)球、塊狀物料煅燒方式的改進(jìn)；懸浮預(yù)熱窯：對(duì)粉狀物料煅燒方式的改進(jìn)；預(yù)分解窯：對(duì)熟料煅燒過(guò)程中燃料燃燒方式和氣固傳熱方式的雙重改進(jìn)。中空干法窯及濕法長(zhǎng)窯：?jiǎn)螜C(jī)產(chǎn)量低、熱耗高；立波爾窯及料漿蒸發(fā)機(jī)窯：結(jié)構(gòu)復(fù)雜

6、、操作維修要求高、揚(yáng)塵大，單機(jī)產(chǎn)量雖較高，熟料質(zhì)量不如濕法窯；余熱鍋爐發(fā)電窯：生產(chǎn)和發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行互相牽制，有時(shí)會(huì)形成惡性循環(huán)；落后窯型在世界水泥工業(yè)中所占的比重日益減少，世界性的能源日趨緊張以及環(huán)境保護(hù)的要求，新型干法預(yù)分解窯得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。水泥生產(chǎn)典型流程1.3 流化床水泥窯系統(tǒng) ( Fluidized Bed Cement Kiln System, FLBECKS )研發(fā)目的：有效燃燒低級(jí)煤，大幅度降低NOx排放量和增加熱效率(通過(guò)回收排出的固體和氣體的熱量)，以符合全球性的環(huán)境保護(hù)、節(jié)能和生產(chǎn)水泥的各項(xiàng)要求?；驹恚豪昧骰仓械娜紵?、熱傳遞、顆粒分散和造粒特點(diǎn)。流化床水泥窯系統(tǒng)的

7、優(yōu)點(diǎn)： 1)煤種的選擇靈活：流化床是接觸傳熱，溫度達(dá)到1300以上時(shí)，足以完成燒成反應(yīng)。流化床的良好燃燒和傳熱特性決定了優(yōu)質(zhì)煤、劣質(zhì)煤均能有效地燃燒。因此煤種的選擇余地很大?；剞D(zhuǎn)窯由于熱交換靠熱輻射，要求火焰溫度達(dá)18002000。 2)降低熱耗降1025：用造粒窯和燒結(jié)窯燒成的熟料粒度小而均勻，在流化床猝冷器和移動(dòng)床冷卻器中的熱交換很好，熱效率可達(dá)80以上。與回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)相比，散熱表面積也減小。上述兩種因素使熱耗下降1025。 流化床水泥窯系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)3)減少CO2排放量1025、NOx排放量40以上：由于熱耗下降，又可選用低碳劣質(zhì)煤，燃燒形成的CO2相應(yīng)減少。流化床的燃燒是在較低溫度下進(jìn)行的，

8、NOx排放量的顯著減少。 4)生產(chǎn)各種水泥的轉(zhuǎn)換性好： 利用流化床燃燒特點(diǎn)，能精確控制造粒和燒結(jié)溫度，因此轉(zhuǎn)換生產(chǎn)各種水泥比較容易，而且系統(tǒng)的優(yōu)良特性保證生產(chǎn)出的特種水泥質(zhì)量好、成本低。能生產(chǎn)多品種和高標(biāo)號(hào)優(yōu)質(zhì)水泥，可穩(wěn)定生產(chǎn)PO52.5直到PO62.5高標(biāo)號(hào)水泥 。5)建廠成本、運(yùn)轉(zhuǎn)成本和維修成本低：與長(zhǎng)回轉(zhuǎn)窯比，流化床系統(tǒng)的設(shè)備占用面積減少70，建廠投資少1030。由于沒(méi)有象回轉(zhuǎn)窯和蓖冷機(jī)那樣的活動(dòng)部件，流動(dòng)床水泥燒成系境的機(jī)械設(shè)備和耐火材料的壽命增長(zhǎng)，在熱耗降低的同時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)和維修成本也下降，運(yùn)行成本降低25% 。研發(fā)進(jìn)程1984年川崎重工業(yè)株式會(huì)社開(kāi)始對(duì)流化床窯系統(tǒng)進(jìn)行基礎(chǔ)試驗(yàn)。與住友大

9、阪水泥公司合作，在2t/d試驗(yàn)室窯上對(duì)造粒和熟料燒成進(jìn)行了基本的研究與測(cè)試。在此基礎(chǔ)上，從1986年至05年3月底，試驗(yàn)在通產(chǎn)省資助下繼續(xù)進(jìn)行。1989年日本煤炭利用中心、住友大阪水泥公司和川崎重工三家合作，在住友大阪水泥公司的Tochigi工廠建成20t/d的中試線(xiàn)，并開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)。試驗(yàn)到1993年3月底結(jié)束，驗(yàn)證了基本工藝過(guò)程和系統(tǒng)的可靠性(包括設(shè)備、運(yùn)轉(zhuǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量等)，還擴(kuò)大了試驗(yàn)規(guī)模。1993年4月開(kāi)始，200t/d的擴(kuò)大試驗(yàn)廠項(xiàng)目在日本煤炭利用中心和日本水泥協(xié)會(huì)組織下實(shí)施，試驗(yàn)廠的設(shè)計(jì)工作隨即進(jìn)行。200t/d的擴(kuò)大試驗(yàn)廠于1995年底建成。為使200t/d系統(tǒng)達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的要求，從

10、1996年2月至1997年底進(jìn)行了運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)。其間，將擴(kuò)大規(guī)模的兩窯系統(tǒng)改裝成等效的一窯系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行了試驗(yàn)，并取得了基本數(shù)據(jù)。流化床水泥窯系統(tǒng)以熱自造粒為核心技術(shù)的兩窯和一窯流化床系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功。兩窯系統(tǒng)(FLBECKS-)懸浮預(yù)熱器(SP)：由4級(jí)旋風(fēng)筒組成，生料在預(yù)熱器中被預(yù)熱和預(yù)分解， 這是傳統(tǒng)的技術(shù)。造粒窯(SBK)：在1300高溫下使生料造粒，平均粒徑為l2mm，無(wú)需喂入粒種。這是本系統(tǒng)的核心工序。燒結(jié)窯(FBK)：在高溫1400條件下，有效地完成對(duì)造粒爐產(chǎn)生的生料小球的燒結(jié)。冷卻器：由流化床猝冷器(FBQ)和移動(dòng)床冷卻器(PBC)組成。在猝冷器中，燒成熟料由1400迅速冷卻至10

11、00以保證得到優(yōu)質(zhì)熟料。在移動(dòng)床冷卻器中，熟料被冷卻至150左右，可有效回收熟料的余熱。一窯系統(tǒng)(FLBECKS)Overview of 200 t/day plantSystem Configuration Clinker produced from a fluidized-bed kiln一窯系統(tǒng)(FLBECKS)取消了兩窯系統(tǒng)的燒結(jié)窯，造粒燒結(jié)窯或稱(chēng)為流化床水泥窯同時(shí)具有造粒和燒結(jié)的功能。和兩窯系統(tǒng)一樣，一窯系統(tǒng)的冷卻器由流動(dòng)床猝冷器和移動(dòng)床冷卻器組成，但流動(dòng)床猝冷器是直接裝在流化床水泥窯(FCK)的底部分選排料系統(tǒng)之下，同時(shí)具有猝冷熟料和三級(jí)分選物料的功能。預(yù)熱器與兩窯系統(tǒng)一樣。在經(jīng)濟(jì)

12、和操作穩(wěn)定性方面，新的一窯系統(tǒng)較為優(yōu)越，除生產(chǎn)特種水泥外，一窯系統(tǒng)生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量幾乎與兩窯系統(tǒng)的一樣。Fluidized-bed Advanced Cement Kiln System，F(xiàn)AKS熟料煅燒及冷卻Key technology流動(dòng)床猝冷器和移動(dòng)床冷卻器的組合保證了熟料冷卻過(guò)程中很高的熱回收率，這樣冷卻空氣量降低至造粒窯和燒成窯中燃燒燃料所需的空氣量；而在傳統(tǒng)的蓖冷機(jī)中，由于熱回收率低，需要大量的過(guò)?？諝?。所以流化床水泥窯系統(tǒng)的熱耗和CO2排放要相應(yīng)地降低。Scale-up dataItemsUnit200t/d1,000t/d3,000t/dHeat consumptionkcal

13、/kgcl771694676Power consumptionkWH/tcl4335.732.9FCK diameterm2.55.79.7CoolerStrings-224FBQ Diameterm0.71.61.9PBC Diameterm3.178.6Tower sizeWidthm101726Lengthm81626Heightm51.56372Construction cost comparison for 1000t/d clinker burning section Full Turn KeyFree On BoardConventional Rotary Kiln 100%10

14、0%FAKS79%88%The above comparison does not include land acquisition cost and dismantling cost for existing plant. Running cost comparison with Rotary KilnAssuming the value of Rotary Kiln to be 100%. Capacity (tcl/d)3006001000 20003000FAKSFuel cost (%)7474747576Electric power cost (%)132133133135137R

15、epair and maintenance cost (%)2826262524Total operation cost (%)7474747475流化床水泥窯系統(tǒng)在我國(guó)的試驗(yàn)日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)將其列入日本對(duì)華綠色援助項(xiàng)目。從2000年開(kāi)始，NEDO在中國(guó)選擇十幾家生產(chǎn)水平較高的立窯企業(yè)進(jìn)行考察,實(shí)施1000t/d流化床水泥窯項(xiàng)目。淄博寶山生態(tài)建材有限公司被國(guó)家計(jì)委列入候選企業(yè),以“優(yōu)秀的企業(yè)管理水平、完善的工藝設(shè)備條件、良好的投資環(huán)境”得到日方的肯定。2004年11月國(guó)家發(fā)改委正式同意在山東寶山生態(tài)建材有限公司建設(shè)。1000t/d流化床項(xiàng)目總投資1.6億元人民幣，其中日方

16、主要承擔(dān)流化床窯的主體設(shè)備的供貨，中方投資4000萬(wàn)元人民幣，主要承擔(dān)項(xiàng)目的土建和有關(guān)附屬設(shè)備及安裝。項(xiàng)目建設(shè)期限為2年，計(jì)劃于2007年6月正式投產(chǎn)。由于寶山公司資金鏈中斷引發(fā)財(cái)務(wù)危機(jī)、瀕臨破產(chǎn)，已無(wú)法完成流化床水泥窯項(xiàng)目，根據(jù)國(guó)家發(fā)改委、山東省發(fā)改委、市委市政府、區(qū)委區(qū)政府的研究決定，由淄博綠源建材有限責(zé)任公司接管山東寶山生態(tài)建材有限公司實(shí)施流化床水泥窯項(xiàng)目。2007年7月20日國(guó)家發(fā)改委、省發(fā)改委和日本NEDO在北京簽定了基本協(xié)議書(shū)修訂案和實(shí)施協(xié)議書(shū)修正案，明確了淄博綠源建材有限公司在該項(xiàng)目中的法律地位和權(quán)利義務(wù)關(guān)系，即由淄博綠源建材有限責(zé)任公司全面代替原山東寶山生態(tài)建材有限責(zé)任公司在該

17、項(xiàng)目中的所有權(quán)利和義務(wù)。 流化床水泥窯的特點(diǎn)1.大幅度地?cái)U(kuò)大了煤種的選擇范圍?？蛇x用煙煤、無(wú)煙煤或低質(zhì)煤。 2.良好的節(jié)能指標(biāo)。可降低10-25%的熱消耗量。 3.較好的環(huán)保性能。 CO2排放減少10-25%，NOx排放減少40%以上。 4.節(jié)約建設(shè)費(fèi)用，減低運(yùn)行成本。 與同規(guī)格的回轉(zhuǎn)窯相比，設(shè)備投資節(jié)約20%，運(yùn)行成本降低25%。5.能生產(chǎn)多品種和高標(biāo)號(hào)優(yōu)質(zhì)水泥。流化床水泥窯可以穩(wěn)定生產(chǎn)PO52.5和PO62.5高標(biāo)號(hào)水泥。 在建的1000t/d FAKS流化床窯一旦在淄博實(shí)踐成功，將帶來(lái)水泥煅燒新的技術(shù)革命，由于其良好的工作指標(biāo)和占地面積小等特點(diǎn)，特別適合我國(guó)目前量大面廣的立窯改造。 FA

18、KS工藝流程示意圖熟料燒成系統(tǒng)的發(fā)展2、發(fā)展現(xiàn)狀近年來(lái)我國(guó)水泥年產(chǎn)量示意圖近年來(lái)我國(guó)新型干法水泥年產(chǎn)量占總產(chǎn)量的比例1996年和1997年海螺寧國(guó)水泥廠和山水山東水泥廠在我國(guó)相繼突破日產(chǎn)2000t熟料生產(chǎn)線(xiàn)低投資建設(shè)難關(guān)；2003年海螺銅陵水泥廠和池州水泥廠先后突破日產(chǎn)5000t熟料生產(chǎn)線(xiàn)低投資建設(shè)難關(guān)，為新型干法在全國(guó)普遍推廣鋪平了道路。 從2003年開(kāi)始，全國(guó)各地區(qū)從東部沿海到西部?jī)?nèi)陸依次掀起前所未有的水泥新型干法生產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)高潮，全國(guó)水泥產(chǎn)量迅猛增長(zhǎng)。2002年我國(guó)新型干法水泥產(chǎn)量為1.1億噸，占總產(chǎn)量的15%。到2010年新型干法水泥產(chǎn)量猛增到16億噸，占總量的85%。截止2012年底，

19、全國(guó)新型干法水泥生產(chǎn)線(xiàn)1637條，設(shè)計(jì)熟料產(chǎn)能達(dá)16億噸。 我國(guó)水泥工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)大型新型干法水泥技術(shù)的進(jìn)步我國(guó)大型新型干法水泥技術(shù)取得突破性進(jìn)展，裝備的先進(jìn)性、可靠性大幅度提高，建設(shè)工期大大縮短，噸水泥投資大幅度降低，日產(chǎn)5000噸生產(chǎn)線(xiàn)基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。近幾年，投產(chǎn)的新型干法水泥生產(chǎn)線(xiàn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，與上世紀(jì)90年代初期國(guó)內(nèi)外相近規(guī)模的生產(chǎn)線(xiàn)相比，熱耗下降了5%10%，電耗下降了10%15%，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率由不到80%提高到92%；與立窯相比，綜合能耗下降20%以上。2006年2月22日，中日合作1000t/d流化床水泥窯項(xiàng)目在山東淄博寶山生態(tài)建材有限公司正式破土動(dòng)工。2

20、010年1月12日，蕪湖海螺水泥有限公司12000t/d新型干法水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)項(xiàng)目申請(qǐng)報(bào)告通過(guò)省內(nèi)外專(zhuān)家組成的評(píng)審組審查。2011年12月26日，蕪湖廠日產(chǎn)12000t熟料生產(chǎn)線(xiàn)完成的72小時(shí)達(dá)標(biāo)考核，結(jié)果是：回轉(zhuǎn)窯日產(chǎn)量12046t；熟料工序電耗24.63KWh/t；熟料熱耗2947KJ/Kg。2012年3月19日，該生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的排放數(shù)據(jù)為：窯尾粉塵排放濃度25mg/Nm3；NOx濃度500mg/Nm3。 B 線(xiàn)于2012年5 月10日點(diǎn)火投產(chǎn), 投產(chǎn)即達(dá)標(biāo)，當(dāng)月實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)率100% 。目前B 線(xiàn)各項(xiàng)運(yùn)行 指 標(biāo) 均 達(dá) 到A 線(xiàn) 水 平。二、預(yù)分解窯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)窯：生料的預(yù)熱、分

21、解和燒成均在窯內(nèi)完成。回轉(zhuǎn)窯： 優(yōu)點(diǎn)：作為燒成設(shè)備，能夠提供斷面溫度分布比較均勻的溫度場(chǎng)，并保證物料在高溫下有足夠的停留時(shí)間。 不足：作為傳熱、傳質(zhì)設(shè)備不理想，對(duì)需要熱量較大的預(yù)熱、分解過(guò)程很不適應(yīng)。原因分析：1）窯內(nèi)物料主要堆積在窯的底部，氣流從料層表面流過(guò)，氣流與物料的接觸面積小，傳熱效率低；2）窯內(nèi)分解帶料粉處于層狀堆積態(tài)，料層內(nèi)部分解出的CO2向氣流擴(kuò)散的面積小、阻力大、速度慢，并且料層內(nèi)部顆粒被CO2氣膜包裹， CO2分壓大，分解溫度要求高，增大了碳酸鹽分解的難度，降低了分解速度。1 預(yù)分解窯系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)預(yù)分解窯在70年代得到蓬勃發(fā)展， 19711972年為試驗(yàn)階段、19731977年

22、是發(fā)展階段，1978年以后，預(yù)分解技術(shù)日趨成熟?；剞D(zhuǎn)窯燒成帶主要靠輻射熱進(jìn)行熱交換，熱交換效率比較高；而在溫度較低的分解帶，如果使生料懸浮在窯廢氣中，它們之間熱交換更劇烈，熱交換效率更高。石川島70年代開(kāi)發(fā)“分解爐” ，生料在分解爐內(nèi)達(dá)8090分解， 然后喂入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)。全部燃料的60供給分解爐，40燃料由窯頭噴入，降低了窯內(nèi)熱負(fù)荷。同常規(guī)旋風(fēng)預(yù)熱窯相比，可以大大提高回轉(zhuǎn)窯單位有效容積的產(chǎn)量。1971年石川島公司首先在日本水泥公司進(jìn)行預(yù)分解技術(shù)實(shí)驗(yàn)獲得成功， 而后把該公司 3.9 m53.5 m立波爾窯改建為帶SF分解爐的懸浮預(yù)熱窯在1973年完成，使該窯日產(chǎn)量提高一倍，達(dá)到2000 td。預(yù)分

23、解窯系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)1971年12月日本三菱公司MFC窯在日本東谷水泥廠投產(chǎn)；小野田公司1972年建1.8 m25 m RSP試驗(yàn)窯，1974年在大船渡水泥廠建造3 000 td RSP窯；1976年7月神戶(hù)制鋼和日本水泥公司先建500 td的分解試驗(yàn)室，1978年在上磯水泥廠建3600 td DD預(yù)分解窯。丹麥?zhǔn)访芩构?974年在丹麥丹尼亞水泥廠建成中2.4 m 20 m預(yù)分解試驗(yàn)窯，1977年在日本麻生水泥廠，建成4 000 td預(yù)分解窯。德國(guó)伯力鳩斯和洪堡公司開(kāi)發(fā)了上升煙道分解爐技術(shù)。美國(guó)福勒公司和法國(guó)FCB公司購(gòu)買(mǎi)了石川島SF分解爐專(zhuān)利；美國(guó)AC公司和前蘇聯(lián)以及我國(guó)建材研究院購(gòu)買(mǎi)了RSP分

24、解爐專(zhuān)利，天津水泥院購(gòu)買(mǎi)了DD分解爐等。預(yù)分解窯近10年來(lái)在我國(guó)飛速發(fā)展，05年以來(lái)每年新增生產(chǎn)線(xiàn)超過(guò)100條。預(yù)分解窯 (Precalcining Rotary Cement Kiln，PC窯; Rotary Cement Kiln with New Suspension Preheaters，NSP窯)預(yù)分解(或稱(chēng)窯外分解)技術(shù)：將已經(jīng)過(guò)懸浮預(yù)熱后的水泥生料，在達(dá)到分解溫度前，與進(jìn)入到分解爐內(nèi)的燃料混合，在懸浮狀態(tài)下迅速吸收燃料燃燒熱，使生料中的碳酸鈣迅速分解成氧化鈣。懸浮預(yù)熱、窯外分解技術(shù)的突破，從根本上改變了物料預(yù)熱、分解過(guò)程的傳熱狀態(tài)，將窯內(nèi)物料堆積態(tài)的預(yù)熱和分解過(guò)程，分別移到懸浮預(yù)

25、熱器和分解爐內(nèi)在懸浮狀態(tài)下進(jìn)行。由于物料懸浮在熱氣流中，與氣流的接觸面積大幅度增加，因此傳熱速度極快，傳熱效率很高。同時(shí)，生料粉與燃料在懸浮態(tài)下均勻混合，燃料燃燒熱及時(shí)傳給物料，使之迅速分解。由于傳熱、傳質(zhì)迅速，大幅度提高了生產(chǎn)效率和熱效率。2 預(yù)分解窯的工藝特點(diǎn)在懸浮預(yù)熱器與回轉(zhuǎn)窯之間增加一個(gè)分解爐，或利用窯尾上升煙道，原有預(yù)熱器裝設(shè)燃料噴入裝置，使燃料燃燒的放熱過(guò)程與生料的碳酸鹽分解的吸熱過(guò)程，在其中以懸浮態(tài)或流化態(tài)下極其迅速地進(jìn)行，從而使入窯生料的分解率從懸浮預(yù)熱窯的30左右提高到8590 。預(yù)分解窯是在懸浮預(yù)熱窯基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的， 是懸浮預(yù)熱窯發(fā)展的更高階段，是繼懸浮預(yù)熱窯發(fā)明后的又一

26、次重大技術(shù)創(chuàng)新。2.1 預(yù)分解窯系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)1) 入窯生料的分解率從懸浮預(yù)熱窯的30左右提高到8590；2)減輕了窯的熱負(fù)荷，延長(zhǎng)襯料壽命; 3) 減少基建投資。窯的規(guī)格縮小，制造、運(yùn)輸、安裝方便，占地面積小；4)單位熱耗低；5)單窯產(chǎn)量高；6)減少大氣污染。2.2 預(yù)分解窯系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)裝備筒管爐窯機(jī)五位一體：旋風(fēng)筒、換熱管道、分解爐、回轉(zhuǎn)窯、冷卻機(jī)。這五組關(guān)鍵技術(shù)裝備，彼此形成一個(gè)不可分割的完整體系。保證窯和管道系統(tǒng)的密封裝置情況良好，減少系統(tǒng)漏風(fēng)和壓力損失。生產(chǎn)最優(yōu)化：不能單指某個(gè)子系統(tǒng)的最優(yōu)化，而首先必須全系統(tǒng)及其配套設(shè)備的最優(yōu)化，并包括生產(chǎn)管理、技術(shù)操作體系的最優(yōu)化。2.3 預(yù)分解窯系

27、統(tǒng)的工藝控制五穩(wěn)保一穩(wěn)：在生產(chǎn)中必須做到生料化學(xué)成分穩(wěn)定、生料喂料量穩(wěn)定、燃料成分(包括熱值、煤的細(xì)度、油的霧化等)穩(wěn)定、燃料喂入量穩(wěn)定和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定(包括通風(fēng)設(shè)備), 從而保證窯系統(tǒng)的最佳的穩(wěn)定的熱工制度(窯系統(tǒng)的良好的燃料燃燒和熱傳遞條件)。預(yù)分解窯生產(chǎn)中一條最重要的工藝原則2.4 選擇燒成系統(tǒng)的原則綜合考慮原料和燃料情況、產(chǎn)品質(zhì)量要求、工廠規(guī)模、建廠的各種具體條件以及不同的燒成系統(tǒng)的特點(diǎn)，進(jìn)行正確的判斷，從而使所選的燒成系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。節(jié)能：熟料燒成系統(tǒng)最突出的問(wèn)題之一，在進(jìn)行燒成系統(tǒng)的選擇時(shí)，對(duì)節(jié)能問(wèn)題應(yīng)予以充分的重視。熟料燒成過(guò)程中消耗燃料的費(fèi)用在水泥生產(chǎn)成本中占有較大的比重

28、。其所占比重隨生產(chǎn)方法、產(chǎn)品品種、燃料種類(lèi)、價(jià)格、運(yùn)輸距離以及其它因素的不同而異，一般約占1020，有時(shí)更高些。3 回轉(zhuǎn)窯3.1回轉(zhuǎn)窯的功能3.2 回轉(zhuǎn)窯的規(guī)格3.3 回轉(zhuǎn)窯的設(shè)計(jì)3.1 回轉(zhuǎn)窯的功能回轉(zhuǎn)窯1885年誕生以來(lái)經(jīng)歷了多次重大技術(shù)革新，作為水泥熟料礦物最終形成的煅燒技術(shù)裝備，具有獨(dú)特的功能和品質(zhì)。1） 燃料煅燒 具有廣闊的空間和熱力場(chǎng)， 可以供應(yīng)足夠的空氣、裝設(shè)優(yōu)良的燃燒裝置，保證燃料充分燃燒，為熟料煅燒提供必要的熱量。2） 熱交換 具有比較均勻的溫度場(chǎng)，可以滿(mǎn)足水泥熟料形成過(guò)程各個(gè)階段的換熱要求，特別是阿利特礦物生成的要求?；剞D(zhuǎn)窯的功能3） 化學(xué)反應(yīng) 作為化學(xué)反應(yīng)器，隨著水泥熟料

29、礦物形成不同階段的不同需要，既可以分階段地滿(mǎn)足不同礦物形成對(duì)熱量，溫度的要求，又可以滿(mǎn)足它們對(duì)時(shí)間的要求， 是目前用于水泥熟料礦物最終形成的最佳裝備。4） 物料輸送 作為輸送設(shè)備，它具有更大的潛力，因?yàn)槲锪显诨剞D(zhuǎn)窯斷面內(nèi)的填充率，窯斜度和轉(zhuǎn)速都低。5） 降解、利用廢棄物 隨著環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，20世紀(jì)以來(lái)，回轉(zhuǎn)窯的優(yōu)越環(huán)保功能迅速被挖掘。高溫、穩(wěn)定熱力場(chǎng)已成為降解利用各種有毒、有害、危險(xiǎn)廢棄物的最好裝置。3.2 回轉(zhuǎn)窯的規(guī)格計(jì)算指標(biāo)：回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量G(t/d)，有效內(nèi)經(jīng)Di(m)，窯的長(zhǎng)度L(m)，給定參數(shù)：?jiǎn)挝蝗莘e產(chǎn)量mv(t/m3d)，單位表面積產(chǎn)量mF(kg/m2h)，單位截面積產(chǎn)量mA(t

30、/m2h)G = 1/4Di2Lmv = 0.024DiLmF = 6Di2 mA 回轉(zhuǎn)窯的規(guī)格計(jì)算指標(biāo)：回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量G(t/d)，有效內(nèi)經(jīng)Di(m)，窯的長(zhǎng)度L(m)。 給定參數(shù)：?jiǎn)挝蝗莘e產(chǎn)量mv(t/m3d)，單位表面積產(chǎn)量mF(kg/m2h)，單位截面積產(chǎn)量mA(t/m2h)Di = 0.096mF/mvL = 24mA/ mvL/ Di = 250 mA / mF 統(tǒng)計(jì)公式南京工業(yè)大學(xué)李昌勇、劉龍統(tǒng)計(jì)80條7008500t/d NSP窯的結(jié)果G = 0.088Vi1.08 相關(guān)系數(shù)0.9998G = 0.682Di3.018L0.254 相關(guān)系數(shù)0.99937G = 1.5098 Di

31、3.218 相關(guān)系數(shù)0.99955回轉(zhuǎn)窯的功率回轉(zhuǎn)窯的所需功率N0（kW）N0 = KDi2.5Ln Di-窯的有效內(nèi)徑（m） L-窯的長(zhǎng)度（m） n-窯的轉(zhuǎn)速（r/min） K-系數(shù)，0.0450.048電機(jī)的選用功率N（kW） N = （1.151.35）N03.3 回轉(zhuǎn)窯的選型及設(shè)計(jì)1）回轉(zhuǎn)窯的規(guī)格應(yīng)結(jié)合原燃料條件以及預(yù)熱器、分解爐冷卻機(jī)的配置情況等因素綜合確定；2）預(yù)分解窯的長(zhǎng)徑比宜取11-16;3）預(yù)分解窯的斜度應(yīng)為3.5-4%，最高轉(zhuǎn)速為3-3.5r/min，調(diào)速范圍1：10；4）回轉(zhuǎn)窯燒成帶筒體的冷卻宜采用強(qiáng)制風(fēng)冷；5）回轉(zhuǎn)窯燒成帶應(yīng)有筒體溫度的檢測(cè)措施；6）回轉(zhuǎn)窯的主電機(jī)宜采用

32、無(wú)級(jí)變速電動(dòng)機(jī)，并需設(shè)置輔助傳動(dòng)，輔助傳動(dòng)應(yīng)有備用電源。浮動(dòng)輪帶改為鍵槽式輪帶，增強(qiáng)回轉(zhuǎn)窯筒體的橢圓度，提高窯內(nèi)耐火材料的使用壽命4 分解爐4.1 分解爐概述4.2 分解爐的基本爐型4.3 預(yù)分解窯系統(tǒng)氣體的流動(dòng)方式4.4 分解爐與窯的連接方式4.5 分解爐的規(guī)格4.6 分解爐的選型及設(shè)計(jì)4.1 分解爐概述分解爐：承擔(dān)預(yù)分解窯系統(tǒng)中的燃燒、換熱和碳酸鹽分解任務(wù)。分解爐的工藝要求：1）生料與燃料能在爐內(nèi)很好的分散、混合和均布；2）燃料能在爐內(nèi)迅速的完全燃燒，并把燃燒熱及時(shí)的傳遞給物料；3）生料中的碳酸鹽組分迅速的吸熱、分解，逸出的CO2能及時(shí)排除。分解爐的結(jié)構(gòu)要求：改善爐內(nèi)氣、固流動(dòng)方式，合理組

33、織爐內(nèi)流場(chǎng)。4.2 分解爐的基本爐型爐內(nèi)氣流的主要運(yùn)動(dòng)形式：旋風(fēng)式、噴騰式、懸浮式及流化床式(或稱(chēng)沸騰式)4種。工藝過(guò)程：生料及燃料在分解爐內(nèi)分別依靠“旋風(fēng)效應(yīng)”、“噴騰效應(yīng)”、“懸浮效應(yīng)”及“流態(tài)化效應(yīng)”高度分散于氣流中，并滯后于氣流運(yùn)動(dòng)，從而增加物料與氣流間的接觸面積，延長(zhǎng)物料在分解爐內(nèi)的滯留時(shí)間,達(dá)到提高燃燒效率、熱交換效率及入窯生料分解率的目的。國(guó)際上已有各種預(yù)分解窯達(dá)50多種4.2.1 “噴旋” 型分解爐以NSF （New-SF)CSF（Chichibu-SF)系列（日本石川島公司與秩父水泥公司研制）及RSP系列（日本小野田公司研制）爐型為代表。SF：Suspension Prehe

34、ater-Flash Furnace主要特點(diǎn)：燃料在旋流的熾熱三次風(fēng)中點(diǎn)火起燃，預(yù)燃環(huán)境好，為下一步燃料在爐內(nèi)燃燒創(chuàng)造了良好條件；同時(shí)，氣固兩相流系在“噴旋”結(jié)合流場(chǎng)中完成?！皣娦钡拥膰婒v作用有利于物料在爐內(nèi)的分散、均布，旋流有利于延長(zhǎng)物料在爐內(nèi)的滯留時(shí)間。關(guān)鍵：組織好噴騰流場(chǎng)及旋流流場(chǎng)的最佳匹配，保證氣流、物料在爐內(nèi)有充裕的滯留時(shí)間，避免爐內(nèi)偏流、短路和物料“特稀濃度區(qū)” 。由于旋流阻力較大，噴旋流場(chǎng)組織不好，會(huì)引起系統(tǒng)阻力增加，導(dǎo)致偏流及物料貼壁，影響物料的分散、均布、傳質(zhì)和動(dòng)量傳遞效果，影響分解爐的燃燒、換熱和分解功能的充分發(fā)揮。SF、NSF、CSF的基本結(jié)構(gòu)其它同類(lèi)爐型：CO-SF

35、型(Centered Outlet SF)、KSV 型 (Kawasaki Spouted Vortex)、NKSV型(New KSV)、TWD 型(Combination Furnace with whirlpool pre-burning Chamber)、CDC-I型(Cheng Du CalcinerIn Line）、TDF、NCSSTSF系列分解爐的特點(diǎn)SF爐：結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，爐內(nèi)溫度分布也比較均勻。但是原來(lái)油噴嘴及生料入口均設(shè)在爐自頂部，后油噴嘴移到爐錐體下部，但生料仍從上部喂入，燃料與生料在爐內(nèi)滯留時(shí)間過(guò)短，不利于燃料充分燃燒及氣體與生料的充分混合和傳熱。三次風(fēng)及出窯煙氣混合入爐，

36、影響SF爐對(duì)固體燃料的適應(yīng)性及生產(chǎn)效率的進(jìn)一步提高。N-SF爐：與SF爐相比擴(kuò)大了爐容，采用了“噴旋迭加”方式，優(yōu)化了爐內(nèi)氣固三維流場(chǎng)。將燃料改由爐下部蝸殼噴入，由從旋風(fēng)筒下來(lái)的物料改由從爐反應(yīng)室下部及窯尾煙室上部煙道兩處喂入，能夠直接噴入三次風(fēng)之中迅速點(diǎn)火，并使一部分物料能夠在進(jìn)入爐之前在煙道中與窯尾煙氣換熱。有利于提高燃料燃盡率，延長(zhǎng)物料在分解爐區(qū)的滯留時(shí)間，也有利于窯氣與三次風(fēng)之間的平衡調(diào)節(jié)，取消了原來(lái)SF爐在窯尾煙道上安裝的調(diào)節(jié)壓力平衡閘板，減少了窯系統(tǒng)的阻力。NSF爐從根本上優(yōu)化了SF爐的結(jié)構(gòu)和功能，成為一個(gè)比較有競(jìng)爭(zhēng)力的良好爐型。C-SF爐：針對(duì)N-SF爐出口設(shè)置上存在的缺點(diǎn)，在爐

37、頂部增設(shè)了渦室，并進(jìn)一步增大了爐容。解決了NSF爐內(nèi)存在的氣固流偏流短路和物料特稀濃度區(qū)問(wèn)題， 并延長(zhǎng)了爐內(nèi)氣固滯留時(shí)間。CSF爐與最下一級(jí)旋風(fēng)筒之間采用延長(zhǎng)型水平連接管道，是在具體工藝布置下技術(shù)改進(jìn)中采取的硬措施。由于水平管道易于積灰，需在適當(dāng)部位增加灰斗排灰，增加了漏風(fēng)因素，如果采用“鵝頸” 管道連接則會(huì)更好。SF預(yù)分解窯的技術(shù)性能KSV型系列分解爐KSV (Kawasaki Spouted Bed and Vortex Chamber)：川崎噴騰床渦流爐，川崎重工研制。由下部的噴騰床及上部的渦流室兩個(gè)部分組成。而噴騰床由下部倒錐體入口喉管及圓筒室組成，渦流室則為噴騰床的擴(kuò)展部分。爐內(nèi)的燃

38、料燃燒及生料的加熱分解是在噴騰床的“噴騰效應(yīng)” 及渦流室的“旋風(fēng)效應(yīng)” 的綜合作用下完成，入窯物料分解率可達(dá)85 -90 。三次風(fēng)一路由爐底部喉管?chē)娙胄纬蓢婒v床，另一路從圓筒體的最下部以切線(xiàn)方向入爐， 加強(qiáng)氣流與生料的混合；窯尾煙氣從爐圓筒部分中間偏下部位以切線(xiàn)方向進(jìn)入；燃油從爐的圓筒部分的幾個(gè)不同高度分別噴入；從上一級(jí)旋風(fēng)筒下來(lái)的生料約有75從爐的圓筒部分與三次風(fēng)切線(xiàn)進(jìn)口的交界處進(jìn)入，使生料和氣體充分混合并在上升氣流作用下形成噴騰床，生料隨氣流流動(dòng)在噴騰床停留一定時(shí)間后，進(jìn)入渦流室，并通過(guò)排氣口進(jìn)入最低一級(jí)的旋風(fēng)筒， 由此分離入窯。從上一級(jí)旋風(fēng)筒下來(lái)的生料約有25從煙道縮口上部加入， 以吸收

39、煙氣顯熱，防止窯尾10001100 oC的高溫?zé)煔庠谌霠t管道中的黏結(jié)堵塞，如果煙氣溫度不高，加入煙道中的生料， 可根據(jù)需要相應(yīng)減少。KSV窯工藝流程圖KSV分解爐結(jié)構(gòu)示意圖N-KSV分解窯系統(tǒng)圖TDF型（天津院開(kāi)發(fā)）1) 分解爐坐落窯尾煙室之上，爐與煙室之間縮口在尺寸優(yōu)化后可不設(shè)調(diào)節(jié)閥板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。2) 爐中部設(shè)有縮口，保證爐內(nèi)氣固流產(chǎn)生第二次“噴騰效應(yīng)”。3) 三次風(fēng)切線(xiàn)入口設(shè)于爐下錐體的上部，使三次風(fēng)渦旋入爐：爐的兩個(gè)三通道燃燒器分別設(shè)于三次風(fēng)入口上部或側(cè)部，以便入爐燃料斜噴入三次風(fēng)氣流之中迅速起火燃燒。4) 在爐的下部圓筒體內(nèi)不同的高度設(shè)置四個(gè)喂料管入口， 以利物料分散均布及爐溫控制。5)

40、 爐的下錐體部位的適當(dāng)位置設(shè)置有脫氮燃料噴嘴，以還原窯氣中的NOx，滿(mǎn)足環(huán)保要求。6) 頂部設(shè)有氣固流反彈室，使氣固流產(chǎn)生碰頂反彈效應(yīng)，延長(zhǎng)物料在爐內(nèi)滯留時(shí)間。7) 氣固流出口設(shè)置在爐上錐體頂部的反彈室下部。8) 由于爐容較DD爐增大， 氣流、物料在爐內(nèi)滯留時(shí)間增加， 有利于燃料完全燃燒和碳酸鹽分解。NCSST (或稱(chēng)NST)型（南京院開(kāi)發(fā)）NC-SST-I型同線(xiàn)型爐，其特色在于：1）擴(kuò)大了爐容，并在爐出口至最下級(jí)旋風(fēng)筒之間增設(shè)了“鵝頸管”，進(jìn)一步增大了爐區(qū)空間； 2）三次風(fēng)切線(xiàn)入爐后與窯尾高溫氣流混合。由于溫度高，煤、料入口裝設(shè)合理， 即使低揮發(fā)分煤粉進(jìn)入爐后亦可迅速起火燃燒。同時(shí)，在單位時(shí)

41、產(chǎn)10m3(th)的巨大爐容內(nèi)?？梢员ＷC煤粉完全燃燒。CDC-I型（成都院開(kāi)發(fā)）1) CDC-I型是在分析研究N-SF型爐實(shí)用經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上研發(fā)，爐底部采用蝸殼型三次風(fēng)入口。坐落在窯尾短型上升煙道之上并在爐中部設(shè)有“縮口”形成二次噴騰，上部設(shè)置側(cè)向氣固流出口。2) 爐內(nèi)燃煤點(diǎn)有兩處，一處置在底部蝸殼上部；另一處設(shè)在爐下錐體處?？筛鶕?jù)煤質(zhì)狀況調(diào)整。3) 爐內(nèi)下料點(diǎn)有兩處，一處在爐下部錐體處；另一處在窯尾上升煙道上，可用于預(yù)熱生料，調(diào)節(jié)系統(tǒng)工況。4) CDC型爐最大特點(diǎn)是可根據(jù)原燃料需要，增大爐容，亦可增設(shè)“鵝頸管道”，滿(mǎn)足燃料燃燒及物料分解需要。5) CDC-S型離線(xiàn)爐則是在原CDC型同型爐基礎(chǔ)上增

42、設(shè)類(lèi)似RSP型爐的預(yù)燃室(SC室)， 以滿(mǎn)足使用低質(zhì)燃料的需要。這樣，原設(shè)置CDC爐部位已改造類(lèi)似RSP型爐的混合室(MC室)或稱(chēng)上升煙道。并在上升煙道中部設(shè)有縮口使之形成二次噴騰。旁置預(yù)燃室系列 RSP型（Reinforced Suspension Preheater）RSP爐主要由渦流燃燒室即SB (Swirl Burner)室、渦流分解室即SC (Swirl Calciner)室及混合室即MC (Mixing Chamber)室3部分組成。在窯尾煙室與MC室之間設(shè)有縮口以平衡窯與分解爐之間的壓力?？s口處風(fēng)速一般5060ms，負(fù)壓為0.81.0KPa。RSP爐SC室對(duì)中低質(zhì)及高揮發(fā)分煤的點(diǎn)

43、火、預(yù)燃的優(yōu)異作用，其它爐型難以比擬。其它同型爐：TSD、SLC-D、CDC-SRSP預(yù)分解爐窯系統(tǒng)圖RSP爐的改進(jìn)爐型示意圖TSD型爐TSD型爐是帶旁置旋流預(yù)燃室的組合式分解爐(Combination Furnace with spin pre-burning Chamber) ，其特點(diǎn)如下：1) 設(shè)置了類(lèi)似RSP型爐的預(yù)燃室。2) 將DD型爐改造成為類(lèi)似MFC型爐的上升煙道或RSP型窯的MC室(混合室)，作為T(mén)SD型爐爐區(qū)的組成部分，并擴(kuò)大了DD爐型的上升煙道容積，使TSD爐具有更大的適應(yīng)性。3) 該爐可用于低揮發(fā)份煤及質(zhì)量較差的燃料。4.2.2 “噴騰”型及“噴騰迭加”型分解爐“噴騰”型

44、爐以FLS型系列爐型為代表，“噴騰迭加”型以DD型爐為代表。特點(diǎn)：燃料在熾熱的三次風(fēng)中點(diǎn)燃起火。FLS爐的數(shù)個(gè)燃料噴嘴可以從爐下錐體中下部將燃料噴入向上噴騰的熾熱三次風(fēng)中，亦可旋噴于三次風(fēng)中。由于從上級(jí)旋風(fēng)筒下來(lái)的物料下料點(diǎn)同燃料噴嘴有一段距離，燃料點(diǎn)火后可在此空間預(yù)燃。下料點(diǎn)與燃料噴嘴位置之間的合理匹配，對(duì)于燃料預(yù)燃十分重要。FLS型預(yù)分解窯FLS型預(yù)分解窯是丹麥?zhǔn)访芩构狙兄?。第一臺(tái)FLS窯于1974年初在丹麥Dania水泥廠投產(chǎn)。為了適應(yīng)用戶(hù)的各種不同需要， FLS窯無(wú)論在分解爐的結(jié)構(gòu)上或旋風(fēng)筒的匹配上， 以及窯、分解爐、旋風(fēng)筒系列的布置上都有變革， 以求降低系統(tǒng)阻力，降低熱耗，提高效率

45、。原來(lái)FLS爐體分三個(gè)部分，上、下部各為一個(gè)倒錐形及正錐形筒體，中部為圓柱形筒體。內(nèi)部砌有耐火材料。從上級(jí)旋風(fēng)筒下來(lái)的預(yù)熱生料，通過(guò)下料管從爐的下錐體上部喂入，燃料由下錐體中部喂入，燃燒空氣管由爐底中央插入，爐內(nèi)煙氣及懸浮在其中的生料，通過(guò)上錐體及連接管道進(jìn)入最低級(jí)旋風(fēng)筒中分離。1981年后，分解爐的結(jié)構(gòu)中取消了爐的上錐體部分，爐頂由原來(lái)的倒錐形改為平頂，含有懸浮生料的氣流是從爐的圓柱形筒體上部以切線(xiàn)方向?qū)С觯M(jìn)入最低級(jí)旋風(fēng)筒內(nèi)進(jìn)行分離。FLS分解爐原型結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的FLS分解爐結(jié)構(gòu)FLS型上行式噴騰分解爐的特點(diǎn)1) 預(yù)熱后的生料從爐下錐體的上部或爐下的氣體上升管道喂入，由下錐體喂入的生料入爐后

46、首先同燃料接觸，進(jìn)行混合。2) 燃燒空氣由爐底喉管以2530ms速度噴入爐內(nèi)，形成噴騰層，燃料在其中氣化擴(kuò)散并與生料進(jìn)一步混合。然后沿爐體整個(gè)圓周形成一個(gè)環(huán)形渦流。使生料及燃料不斷分散到中心氣流中去。3) 由于噴騰效應(yīng)，氣、固之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，有利于燃料燃燒及生料的加熱分解、爐內(nèi)溫度的均勻分布、延長(zhǎng)物料在爐內(nèi)的滯留時(shí)間。4) 隨著燃料種類(lèi)和分解爐規(guī)模的變化，燃料噴嘴數(shù)量及安裝位置可作相應(yīng)變化，無(wú)論使用氣體、固體或液體燃料都不需要特殊的噴嘴。5) 根據(jù)窯、分解爐、預(yù)熱器及燃燒空氣供應(yīng)方式的不同，而產(chǎn)生窯系列布置上的變化，生料喂入分解爐的方式可作相應(yīng)變化。6) 分解爐改為平頂及切線(xiàn)出口后，可進(jìn)一步

47、降低氣流阻力，加強(qiáng)混合和降低連接管道高度，便于布置。FLS型上行式噴騰分解爐的特點(diǎn)7) 爐的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷截面積一般按0.71.0 m2100td熟料設(shè)計(jì)；熱負(fù)荷一般為3.771056.95105 kJm3h；爐的入口風(fēng)速為2530ms， 爐內(nèi)截面風(fēng)速約5.5ms；氣流在爐內(nèi)滯留時(shí)間隨不同系列的不同布置而異，一般為1.83.3 s。8) 在允許的窯尾溫度下，入窯生料分解率的高低及窯產(chǎn)量增加的幅度，主要取決于分解爐內(nèi)加入的燃料比例。窯尾溫度為1100 oC， 當(dāng)爐用燃燒空氣通過(guò)單獨(dú)的三次風(fēng)管輸送時(shí)，分解爐與窯內(nèi)燃料比為0.4：0.6，窯的產(chǎn)量增加50 ，燃料比為0.6：0.4時(shí)，產(chǎn)量成倍增加；如果爐用

48、空氣從窯內(nèi)通過(guò)，僅增加25。FLS噴騰系列爐型：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，阻力較小，布置方便。同時(shí)，燃料噴嘴設(shè)置于爐下部，入爐燃料直噴熾熱的三次風(fēng)之中，燃料點(diǎn)火起燃條件較好。在使用較差燃料時(shí)，可以?xún)?yōu)化爐下預(yù)燃室結(jié)構(gòu)和適當(dāng)擴(kuò)大爐的容積，可使其對(duì)原燃料條件的適應(yīng)性提高。FLS分解窯系統(tǒng)系列圖DD 型分解爐DD（Dual Combustion and Denitratior Process）爐：雙重燃燒與脫硝工藝，日本水泥公司研制，排放廢氣中NOx 含量低、壓損小、電耗低、有利于防止結(jié)皮堵塞。天津水泥院已引進(jìn)該項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)，并用于l000td、2 000td預(yù)分解窯的設(shè)計(jì)、建設(shè)。DD爐內(nèi)分為四個(gè)區(qū)段：第1區(qū)段為NOx

49、還原帶，位于爐的底部倒錐體部分；第2區(qū)段為燃料分解及燃燒帶，位于圓筒中心線(xiàn)之下的部位；第3區(qū)段為主燃燒帶，位于圓筒中心線(xiàn)之上及上縮口的正錐體部分；第4區(qū)段為完全燃燒帶，位于上縮口的倒錐體及頂部圓筒部分，使燃料進(jìn)行雙重燃燒，生產(chǎn)效果良好。DD型預(yù)分解窯工藝流程及DD爐結(jié)構(gòu)示意圖DD 型分解爐的特點(diǎn)DD爐燃料噴嘴是設(shè)置在爐的中下部三次風(fēng)入口的上方，入爐燃料傾斜向下噴入熾熱的三次風(fēng)中點(diǎn)火起燃。由于其燃料點(diǎn)火起燃環(huán)境沒(méi)有“旋噴” 式爐(如NSFCSP爐及RSP爐)寬松， 因此噴嘴位置設(shè)置及噴出風(fēng)速等技術(shù)參數(shù)稍有不當(dāng)， 即會(huì)影響燃料點(diǎn)火速度及預(yù)熱環(huán)境，從而影響到爐內(nèi)溫度場(chǎng)的分布，進(jìn)而影響出爐燃料燃盡度及

50、生料分解率。噴騰型及噴騰迭加型分解爐，由于其阻力小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置方便，爐內(nèi)物料分散、均布以及點(diǎn)火起燃條件、換熱功能良好。只要結(jié)合原料條件，保證有充足的爐容，是很有發(fā)展前途的。DD分解窯系統(tǒng)圖4.2.3 “流化懸浮” 型分解爐代表爐型：MFCNMFC爐MFC（Misubish Fluidized Calciner）三菱流態(tài)化分解爐主要特點(diǎn)：采用流化床保證燃料首先裂解，然后進(jìn)入熾熱的三次風(fēng)中迅速燃燒，并在懸浮兩相流中完成最后的燃燒和分解任務(wù)。MFC爐系采用“兩步到位”模式，NMFC爐是對(duì)MFC爐流化床阻力大、風(fēng)溫低影響換熱效率而加以改進(jìn)，并且采用了“一步到位”模式。MFCNMFC爐在目前出現(xiàn)的各

51、種分解爐中，最適合使用中低質(zhì)燃料及粗顆粒燃料（其它爐型無(wú)法相比）。但是，往往由于專(zhuān)利的限制，在該設(shè)備供應(yīng)商提供的成套裝備中，不管燃料條件好壞而一律使用。結(jié)合我國(guó)水泥工業(yè)使用中、低質(zhì)煤為主的具體情況，MFC系列爐型十分值得借鑒。MFC系列分解爐的特點(diǎn)MFC爐：采用流化懸浮迭加原理，延長(zhǎng)物料在爐內(nèi)的滯留時(shí)間、提高固氣比。MFC爐入爐燃料首先在爐下流化床區(qū)沸騰流化、裂解預(yù)燃，在流化床區(qū)滯留時(shí)間長(zhǎng)，裂解至一定顆?；驓饣筮M(jìn)入渦旋區(qū)，遇三次風(fēng)加速燃燒，同時(shí)與生料粉之間進(jìn)行激烈的換熱。出爐氣固流通過(guò)斜煙道進(jìn)入窯尾上升煙道底部，再利用窯氣中的過(guò)剩氧繼續(xù)燃燒，利用窯氣中的熱焓最后完成生料的碳酸鹽分解任務(wù)。這

52、樣，還可以利用出爐煙氣為含揮發(fā)性成分較高和溫度較高的窯氣“稀釋”、降溫，有利于防止上升煙道的“粘結(jié)堵塞”?！皟刹降轿弧蹦Ｊ健５诙鶰FC爐：加高了爐的高度，延長(zhǎng)了爐內(nèi)氣流滯留時(shí)間，但是爐底部的流化床面積較大，流化嘴數(shù)目較多，耗用的低溫高壓流化風(fēng)量較多，對(duì)降低能耗和管理維修較為不利。MFCNMFC爐在國(guó)內(nèi)的開(kāi)發(fā)第三代N-MFC爐：80年代中后期，三菱公司在總結(jié)第二代MFC爐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)，是對(duì)MFC爐流化床阻力大、流化風(fēng)溫低等缺點(diǎn)的改進(jìn)和優(yōu)化?？s小了流化床面積，增加了爐的懸浮區(qū)高度，從而使流化風(fēng)量大為減少。由第二代的MFC爐的“兩步到位” 改為“一步到位”模式，簡(jiǎn)化工藝流程，對(duì)使用揮發(fā)性成

53、分含量較低的原料較為適宜。MFC窯具有“兩步到位”，適應(yīng)中低質(zhì)燃料，充分利用窯氣熱焓和防止“粘結(jié)堵塞” 的優(yōu)點(diǎn)；NMFC爐在使用中低質(zhì)燃料、甚至劣質(zhì)燃料時(shí)都可以適應(yīng)。同時(shí)在利用揮發(fā)分含量較高的原燃料時(shí)，同樣可以采用“兩步到位”模式，以利防止上升煙道等部位的“粘結(jié)堵塞”。中國(guó)TFD型、TSF型分解爐的研發(fā)成功， 充分重視了“流化效應(yīng)”對(duì)中低質(zhì)煤及無(wú)煙煤燃燒的良好功能。MFC解爐結(jié)構(gòu)圖TFD型爐特點(diǎn)：屬于帶有旁置流態(tài)化懸浮爐的組合型分解爐(Combination Furnace with Fluidized Bed)1) 將NMFC爐結(jié)構(gòu)作為該型爐的主爐區(qū)，其出爐氣固流經(jīng)“鵝頸管” 經(jīng)入窯尾DD爐

54、型上升煙道的底部與窯氣混合。2) 該型爐實(shí)際為NMFC爐的優(yōu)化改造，并將DD爐結(jié)構(gòu)用作上升煙道。由于其爐區(qū)容積大，適用于老廠技術(shù)改造及使用無(wú)煙煤燃料。TSF型爐特點(diǎn)：屬于帶流態(tài)床的懸浮分解爐(Suspension Furnace with Fluidized Bed)1）實(shí)際上是NMFC型爐，爐出口“鵝頸管” 同窯尾上升煙道相連。2) 爐出口“鵝頸管” 可根據(jù)實(shí)際需要在上升煙道底部或上部同上升煙道連接。3) 主要適用于老窯技術(shù)改造。它同TFD型爐的區(qū)別主要在于上升煙道采用了新設(shè)計(jì)，DD爐結(jié)構(gòu)形式還是采用老窯原有的上升煙道。同時(shí)。流態(tài)化懸浮爐亦可根據(jù)需要確定爐容大小與結(jié)構(gòu)形式。4.2.4 “懸浮

55、” 型分解爐代表型爐：Prepol（PrecalciningPolysius）和Pyroclon（Pyro-Cyclone）。主要特點(diǎn)：以延長(zhǎng)和擴(kuò)展的上升煙道作為管道式分解爐。“懸浮效應(yīng)”的固氣滯留時(shí)間比值較其他爐型小、爐內(nèi)氣固流湍流效應(yīng)較差，但是有較充裕的爐容補(bǔ)差，爐型結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，布置方便，因而得到了較為廣泛的應(yīng)用。P-AT爐P-AS爐P-R爐P-S爐同型分解爐：P-AT型(PrepolAir Through)P-AS型(Prepol-Air Separate)P-AS-LC型(P-AS-Low Grade Combustible)P-AS-CC型(P-AS-Combustible Ch

56、amber)P-AS-MSC型(P-AS-Multi-Stage Combustible)PS型(Pyroclon Specia1)PR型(Pyroclon Regular)PR-SFM 型(PR-Special FuelsMaterials)PR-P型(PR-Paralle1)PR-Low NOx (PR-Low NOx)PYROTOP (PR-PYROTOP)等工藝特點(diǎn)1)不設(shè)置專(zhuān)門(mén)的分解爐，而是利用窯尾與最低一級(jí)旋風(fēng)筒之間的上升煙道，作為預(yù)分解裝置。將上升煙道加高，然后再用彎曲管道折回，與最低一級(jí)旋風(fēng)筒連接。在上升煙道的下部噴入燃料和喂入從上一級(jí)旋風(fēng)筒下來(lái)的生料。2)上升煙道內(nèi)噴入燃料所

57、需的燃燒空氣，既可以從窯內(nèi)通過(guò)，也可以由單獨(dú)的三次風(fēng)管供應(yīng)。3)上升煙道中的燃燒區(qū)上部，沿管壁形成許多旋渦，這些旋渦有利于燃料燃燒及熱交換。4)上升煙道的高度可根據(jù)燃料燃燒及物料滯留時(shí)間的需要確定， 即使粗粒固體燃料掉入窯內(nèi)，亦可繼續(xù)燃燒供生料分解之用。5) 上升煙道預(yù)分解裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，阻力較小。并適于液體、氣體和固體燃料，以及低熱值燃料的使用?！皯腋　?型分解爐的改進(jìn)近年來(lái)，隨著中低質(zhì)燃料的使用、工業(yè)垃圾的處理和環(huán)境保護(hù)，對(duì)水泥工業(yè)提供了新要求，這種爐型進(jìn)一步發(fā)展和改進(jìn)。為了適應(yīng)中低質(zhì)固體燃料和降低廢氣中NOx排放量的需要， Prepol型爐在設(shè)有單獨(dú)三次風(fēng)管的AS型爐基礎(chǔ)上，研制開(kāi)發(fā)了P-AS-LC、P-AS-CC、P-AS-MSC 爐；Pyroclon型爐在設(shè)有單獨(dú)三次風(fēng)管的PR型爐基礎(chǔ)上，研制開(kāi)發(fā)了PR-SFM、P-RP及PR-Low NOx、PYROTOP型爐。P-AS-CC爐已成為伯力休斯公司的主要窯型，其主要特點(diǎn)就在于在管道分解爐下部增設(shè)了預(yù)熱室(CC室)，有利于使用中低質(zhì)燃料；PYROTOP已成功為洪堡公司的新產(chǎn)品。這兩種爐型頗具有競(jìng)爭(zhēng)力。中國(guó)許多新型分解爐的研發(fā)及新型RSP型分解爐的發(fā)展都借鑒了Pyroclon及Prepo