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预分解窑操作控制新观点（二）2011-3-8　作者: 王国泰 ? ? 第二节? 分解炉内的流场分布 ?　分解炉内助燃风与煤粉、料粉的流场分布不但是控制燃烧、分解及传质传热的关键，也是保护炉衬、防止结皮和塌料的关键。笔者是从以下几方面阐述优化分解炉内的流场分布。 一、分解炉内气体运动的要求 1.适当的速度分布，以便获得良好的燃烧条件和传热效果，要求分解炉各部位保持一定的风速，使燃烧稳定，物料悬浮均匀，保证分解炉的发热能力。 2.适当的回流运动，使其中的物料在炉内滞留一定时间，保证燃烧、传热及分解反应达到一定要求。 3.较大的物料浮送能力，为提高传热效率及生产效率又要求气流有适当的料粉浮送能力，在加热分解同样的物料量时，以减少气体流量，缩小分解炉的容积，并提高热的有效利用率。 4.较小的流体阻力，在满足上述工艺要求的条件下，要求分解炉有较小的流体阻力，以降低系统的阻力消耗。 二、四种气流效应的作用 分解炉内的各种气流效应所产生的循环运动是延长物料的停留时间和强化热交换的重要手段，且物料被充分分散和均匀分布是分解炉有效工作的前提。 1.旋流效应是旋风型分解炉和预热器内气留作旋回运动，使物料滞后于气流的效应。能延长物料在炉内的停留时间，并能有效地分离较粗颗粒，使其在炉内贴壁作后浪推前浪的运动。但旋流效应造成过强的贴壁运动对均布不利。 2.喷腾效应在炉筒内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物料不断裹挟进来，喷射出去，造成许多由中心向边缘的旋涡，造成了由炉中心向边缘的旋回运动。喷腾作用有利于分散和纵向均布，但会造成疏密两区，且有部分物料短路。 3.流化效应，MFC炉内气流运动的规律性较强，且由良好的对称性，切向风速为顺时针方向旋转，与三次风方向一致，而且在近壁面处切向风速较大，轴向风速则与喷射流相反，中心区为回流区，近壁风速较高，由此造成一个较大的环状立涡，对物料的分散和均布有良好作用。流化层物料颗粒间距较小，温度均匀，物料的停留时间远远高于其它炉型，对易烧性差的物料和低质、粗颗粒的燃料适应性强，不足之处是由于气固相参数一致，降低传递和反应的推动力，若反应程度高对炉温要求相应较高，且阻力损失大。由于使用温度较低的流化风，不利于系统换热效率的提高。 4.喘流效应是在分解炉的中游缩口引起炉内物料与气流的喘流运动。强烈的荈流效应能加强对流换热。物料与煤粉经上游分解、燃烧后被推至缩口时，较小颗粒被突然加速的气流带入下游，而较粗的颗粒被分选出来碰撞失速后返回上游区继续分解、燃烧。强烈串流设备过高，难于布置。 单纯一种效应很难达到要求，往往是几种效应相互迭加的流动方式效果更好，如喷腾—旋流或串流—旋流迭加。 三、影响流场分布的因素 1.气流运动速度 气流带着料粉在炉内以一定的速度作旋回运动，如果进口风速过小，料粉及气流所受离心力小，回旋运动减弱，料粉与气体间的相对速度小，则进入滞留层的料粉将减少，C5出口温度上升，增加用煤也难于控制炉温，且入窑物料分解率下降，分解炉近壁处温度上升，结皮增多，炉壁散热增多。 ?如果进口风速过大，使炉壁边缘地区的滞留层变薄，有的料粉在碰撞失速后，又被气流迅速带走，料粉停留时间也会缩短，且分解炉的阻力增加。 ? 所以，不但要调整窑炉间的风量比例，还要严格控制系统漏风。 ? 2.物料的颗粒分布 ?不同粒径的颗粒在气流中的沉降速度不同，粒径越大，其沉降速度愈快，颗粒愈小，其沉降速度愈慢。但分解炉内颗粒的沉降并不是单个颗粒的沉降，而是干扰沉降，是许多颗粒形成的缕丝状颗粒流。并且，粒度愈大且分布不均时，炉内物料分布更加不均，边缘区物料增多，中心浓度下降，吸热少，会使炉温升高，影响分散，要求更强烈的循环运动，才能保证物料的分散与换热充分进行。 ?另外，物料的粒径对CaCO3分解过程的影响很大。当粒径大于0.2cm时，传热和传质的过程占主导地位，而化学反应过程不占主导地位。粒径等于0.2cm时，二者占同样重要的地位。在粒径较小时，如粒径在30úm，整个分解反应过程，主要决定于化学反应的过程，分解所需时间主要有化学反应所需时间决定。这是因为当粒径很小时，颗粒的比表面积将迅速增大，其传热传质的距离缩小，化学反应过程自然成为整个过程的决定环节。 ?所以应根据石灰质原料活性和易磨性确定合适的0.08cm筛余和0.2cm筛余，以便更好地控制原料的粒度级配，使颗粒分布更加均匀，是控制分解和优化流场分布的关键。 ?3.炉筒直径 ?在一定范围内进口风速不变时，如果炉径较大，料粉所受离心力较小，中心部分的料粉到炉壁间距加大，有些料粉往往来不及到达炉壁滞留层就被气流带走，所以炉径较大时，应增大进口风速，加强回旋运动，尽可能的延长物料的滞留时间，并应注意煤、料入炉位置，使煤料分散均匀。 考虑到分解炉可能要烧无烟煤甚至其它替代