CDC分解炉的研发.docVIP

CDC分解炉的研发成都建筑材料工业设计研究院陈涛预分解技术的出现是水泥锻烧工艺的一次技术飞跃，它将原在回转窑中以堆积态进行气固热交换过程中的一部分转移到窑尾预热预分解系统中进行。由于在预分解系统中，生料呈悬浮态与高温气流进行热交换，气、固之间的接触面积较堆积态呈数量级地增加，从而导致系统热耗大幅度下降，产量增加。预分解系统主要由分解炉、旋风筒、连结管道及附件(如撒料盒、翻板阀、吹堵系统等)组成。其中，分解炉是预分解系统的核心设备。在炉内要完成烧成所需的60%的燃料般烧和90%一95%的碳酸钙分解任务。它作为一种高温多相反应器，、必须完成下述功能:物料与煤粉在气流中的分散过程、煤粉燃烧过程、气固相间的热交换、碳酸钙的分解和质量传递。而且，分解炉还必须适应生产中各种原、然料条件的变化、喂料量、温度和压力的波动，因此，分解炉所承担的任务十分艰巨。要开发一种高效率的分解炉，必须利用现代科学理论从各个方面综合分析，试验研究，并通过实践加以改进和优化才能实现。在消化、吸收引进预分解技术的基础上，成都建筑材料工业设计研究院经过多年对引进技术的理论研究、冷模试验，独立研制出由CNC预热器和CDC分解护组成的预分解系统。自2001〕年以来，CDC预热预分解系统已在多条新型干法和很磨干烧水泥生产线中得以运用和推广，并取得了很好的使用效果。下面，笔者就CDC分解护的研制作一些介绍。一、CDC分解炉本体的研发国内外现有的分解炉型式繁多，工艺过程和结构设计不尽相同。但随着预分解技术的发展和成熟，各种型式分解炉相互借鉴、趋同存异，新型分解炉大都趋向于采用“综合效图1 CDC分解炉116应”。分解炉就其气流形式，可分为喷腾型(SLC)、旋流型(RSP),流化型(MFC、喷旋结合型(SF, C-C。单纯喷腾或旋流对于物料分散与均布以及煤粉燃烧都难以得到满意的效果。喷腾有利于物料纵向分散，功能发挥;旋流有利于延长物料在炉内的停留时间，两者配合，使炉内燃料燃烧和换热状况良好，分解功能发挥比较充分。经过仔细研究，我们选择了喷旋结合型的SF型分解炉作为开发的雏形。通过反复研究和试验，我们最终建立了如图1所示的冷态模型。其外观特征是在炉体的回柱段设It有缩口，通过此缩口来改变料、气运行轨迹，加强喷腾效应，使得炉子中部充满物料;同时，炉子出口位置距炉子预部留有一定间距，并采用径向出风方式，这使得炉子顶部出风口上方留有气流迁回空间，以增强物料在炉内的返混，达到延长料、气停留时间，改善炉内浓度场及温度场分布均匀性，提高炉容利用率的目的。由此确定了分解炉阻力损失、物料停留时间分布和气体三维流场三项研究内容。1.CDC分解炉阻力特性我们设定进分解炉的窑气和三次风比例为加0.96:1，并考虑了由于分解炉进出口风速不同所需剖s要的动压补偿。试验所得的CDC分解炉阻力特性数10据经分析处理后见图2。图中:Re一雷诺准则数; 5E“一对应于三次风在分解炉的进出口压差，以分‘解炉截面风速为基准的欧拉准则数;Euy一对应于窑气在分解炉的进出口压差，以分解炉截面风速为、勺‘2 4 12 14 16透图2 Re - E-,￡“，曲线基准的欧拉准则数;从Re一Eu关系曲线可见，当Re 6x10-4时，气体流动进人第二自模化区，￡.、Euy基本不再变化，Eus稳定在21左右，Euy稳定在11左右。此时，分解炉阻力系数为:旋流阻力系数:E。二2 Eus二42喷腾阻力系数:E，二2 Eu，二22衰1 部分分解炉阻力特性比较衰炉型SLC N:ii NKSV RS】， iRSP改进R曰CD(FA A B A B A B A 刀A B A B94 103 12 27 19 152 31 曰14 74 13 42 22注:A-表示三次风压降，B一表示窑气压降试验测定结果表明，CDC分解炉旋流压降大于喷腾压降。其主要原因是三次风人炉旋流强度较大，气流与壁面剧烈摩擦产生较大的阻力损失，因此，该分解护压力损失主要是由旋流压降决定的。从表1统计的部分分解炉冷模试验数据来看，CAC分解炉总体上应属于低阻力型分解炉。7‘气.月.之:0.40.03 4 5 6 7 9 3- , 56 U..7 9U石./m/e图3 ‘，一11。曲线圈4 t.1t。一u。曲线2. CDC分解炉物料停留时间分布物料停留时间分布(RTD)是分解炉的主要分布参数。在分解炉内物料分散、燃料燃烧、气固换热、碳酸盐分解等过程，均需要一定的停留时间。尤其是确保煤粉在分解炉内完全燃烧，对于防止窑尾结皮堵塞、稳定用风、喂料、喂煤是至关重要的。侧定物料停留时间的分布，在一定程度上可反映物料在炉内的分解反应情况。1