QF—分解炉发热能力,kJ/h; VF—分解炉有效容积,m3。
5.2.3分解炉单位容积产量
分解炉单位容积产量指熟料产量与分解炉的有效容积(含上升管道)的比值。分解炉坐落在窑尾烟室上方时,其产量为:
GV?1G熟料V1 ?1000 (5–3)
式中:
GV1—分解炉在窑尾烟室上方单位容积产量kg/h﹒m3; G熟料—熟料产量,t/h。
5.2.4分解炉截面风速
截面风速的大小决定着物料分散、传热及燃料燃烧情况,也决定物料在分解炉内停留的时间。
WA?式中:
WA—气体在分解炉内截面风速,一般8~10 m/s; Vg—通过分解炉气体量,m3/h; Def—分解炉直筒部分有效内径,m。
Vg0.785D2ef?3600 (5–4)
5.2.5碳酸盐分解率
碳酸盐分解率表征生料中碳酸钙分解的程度,通常有表观分解率及真实分解率之分。
1.表观分解率:表示生料+窑飞灰混合后的碳酸钙分解率。当窑生产稳定,窑的飞灰量及分解率波动不大,加之飞灰及其烧失量难以测出,所以通常用表观分解率来控制预分解窑的运行。
??10000(Ls?Lx) (5–5)
Ls(1000?L?)L?100?Ls (5–6) ?0.44Tc100?Lx??1?式中:λ—表观分解率,%; Ls—生料烧失量,%; Lλ—入窑物料烧失量,%; TC—生料的CaCO3滴定值,%。
2.真实分解率:表示单一的生料实际分解率。
Ls(100?L?)?100?Lfmf?100?Ls??Ls?Lf? (5–7) ?t???10000?式中:
λt—真实分解率,%; Lf— 粉尘烧失量,%;
mf— 出窑粉尘量,kg/kg熟料。
5.2.6分解炉规格确定
1.分解炉直径:
D式中:
D炉—分解炉直筒部分有效内径,m;
Vg—通过分解炉气体量,m3/h;(燃料燃烧烟气量,窑气入炉窑气量,生料在炉中CO2量,过剩空气量,漏风量之和) WA—气流在分解炉内平均界面风速,m/s;
一般炉4~10m/s,管道式分解炉18~20m/s 2.分解炉高度 ?以停留时间计 H?式中:
H—分解炉总有效高度,m;
WA—分解炉内截面风速,m/s,参考值见表5–3; τm—物料(煤粉)在炉内停留时间,s; τg—气体在炉内停留时间,s,一般取2~3s; τm/τg—料气停留时间比,该值与炉型有关。
表5–3 不同炉型截面风速参考值(m/s)
炉 型 NSF NKSV RSP SC MC DD MFC FLS PR 国内 炉?Vg0.785?3600?WA?0.0188Vgwg (5–8)
WA??m (5–9)
(?m/?g)WA 4.5~6.0 5~8 10~12 10 8~12 7~10 4~5 5.5~6.5 18~20 8~10 ?以分解炉容积计
H=H1+H2 =
式中:
H,H1,H2—分别为炉有效高度,炉直筒高,圆锥部分高,m;
V1??D12?2炉?D炉d?d2H22炉?0.785D?H2 (5–10)
H2—(0.5~1.0)D炉,SF取高值,其他炉取低值;
D炉,d—分别为分解炉直筒直径,锥体下料口有效内径,m; V1—分解炉有效容积,m3。 3.分解炉容积
首先选炉型,后按几何尺寸计算容积,选型时应满足产量及发热能力要求,并有足够的燃烧时间。 ?满足发热能力要求:
V1?G熟料GV?1000K (5–11)
V1??保证燃料燃烧时间:
V1? =
QF?K (5–12) QV??g 3600?m3600?mVgVg
(5–13)
??g式中:
V1—分解炉有效容积,m3; G熟料—要求熟料产量,t/h;
GV—分解炉单位容积产量,kg/(m32h); QF—分解炉发热能力,kJ/h;
QV—分解炉容积热力强度,参考值见表5–4,kJ/(m32h); Vg—通过分解炉烟气量,m3/h; τ
g、τm—分别为气体和物料在炉内停留时间,s;
K—储备系数,一般取1.1~1.15。
表5–4 分解炉单位容积热力强度参考值
炉 型 基本特征 5RSP DD、NSF、PR SLC、MFC ILC、Pyroclon 单独预燃室 净空气预燃室 空气离线燃烧型 混合烟气燃烧型 3.5~4.5 4.5~6.5 3.0~3.5 QV310,kJ/(m32h) 4.0~5.0 5.2.7分解炉压力损失
?P?K??bhd2?d1gd12??d2?u2 (5–14)
式中:
K—压损系数,取2.5~3.0;
γ—气体比重,kg/m3; g—重力加速度,9.8m/s2; bh—涡流室入口长宽乘积,㎡; d1—锥体最小直径,m; d2—锥体最大直径,m; u—涡流室入口风速,m/s。
5.2.8国内外常见形式分解炉结构、运行参数
研制单位 形式 流场 表5–5 国内外常见形式分解炉结构、运行参数表 日本石川日本小野丹麦史密日本川崎 日本神户 德国洪堡 天津院 南京院 成都院 岛 田 斯 NSF N-KSV RSP DD FLS PR TDF NST CDC 旋流+喷旋流+喷旋流+喷涡流+喷旋流+喷 喷腾型 喷腾型 悬浮型 腾 腾 腾 腾 腾 上部反应哑铃型由由涡旋燃哑铃型分具有下锥上升烟道炉底及炉炉在烟室类似NSF室,下部喷腾室、烧室下部还原区燃体的圆延伸加高中有缩口上出口增炉上部反涡旋室,涡室、缩涡旋分解料分解筒,上部并向下弯但无调节设鹅颈应室扩NSF增加口、辅助室斜烟道区、主燃有切线型曲(鹅颈阀板,炉管,扩大大,中部出口涡室 喷腾涡室及混合室区完全燃出口 管) 容扩大 了炉容 增设缩口组成 组成 烧区 形成双喷腾 从下部蜗涡室下部涡旋分解下涡室下直接喷入可从窑内从锥体下三次风切炉底部采壳涡旋入对称切线室上步切部径向入或同空气通过,也可部涡旋入线入炉 用蜗壳入炉 入炉 线方向入炉 混合入炉 单独三次炉 口 炉 风管从上部烟道下部进入 上升烟道由炉底部窑气直接由炉底喷可单独也窑气与三由炉底直由炉底部切线从炉从蜗壳中喷入炉内 进入混合入炉内 可在炉下次风混合接喷入炉直接入炉 底部蜗壳心喷入 室 同三次风进入上升内 处喷入炉混合入炉 烟道分解内 室 从反应室从涡流室从涡旋分从下部蜗锥体下部从上升烟炉下部设炉下锥体从反应室锥体上部三次风入解室三次室三次风或同时从道分解室置四个喷部分喷入 锥体处,及上升烟口处喷入 风入口喷入口喷入 上升烟道下部喷入 料管 另一处在道两处喷入 喷入 上升烟道入 上 煤喷嘴从煤喷嘴从煤喷嘴从煤喷嘴从煤喷嘴从煤喷嘴从煤喷嘴在由锥体两煤喷嘴在蜗壳顶部下涡室三涡旋室上燃料分解炉下部锥上升烟道三次风上侧喷入 底部蜗壳以高压风次风入口部向下喷室及燃烧体两个喷四角喷入部或侧部上部及在喷入 处喷入 入 室三次风嘴喷入 或从烟道斜喷入三炉下锥体入口上部侧壁喷入 次风中 处喷入 喷入 蜗壳为新炉内为低涡流炉内炉内为低SIC为全低氧无焰良好 良好 良好 鲜空气点氧无焰燃为新鲜空氧无焰燃氧燃烧,燃烧,O2可燃烧无可燃烧劣火燃烧,烧,O2约气有焰燃烧,O2约其他为低约13%, 烟煤 质煤 有明火反13% 烧,混合13% 氧无焰燃可烧工业应室为低室内为低烧,O2约垃圾及块结构 三次风 入炉方式 窑气入炉方式 物料入炉方式 燃料入炉方式 炉内燃烧环境 13% 氧无焰燃氧无焰燃煤 烧O2约烧燃烧,13% O2约13% 与窑尾烟与窑尾烟混合室通与窑尾烟SLC型单分解室就与窑尾烟与窑尾烟与窑尾烟与窑连接方室直接连室直接连过缩口与室直接连独其他与是延长的室直接连室直接连室直接连式 接 接 烟道连接 接 烟道直接 烟道 接 接 接 配套预热器洪堡型、多洪堡型 多波尔型 维达格型 洪堡型 史密斯型 TSD型 NC型 CNC型 种类 波尔型 10.463热负荷6.913105 9.423105 7.083105 6.43105 3.5~4.535 103105 kJ/m2h(含(5.943(4.023(6.073(5.533(9.9235炉出口管道) 105) 105) 105) 105) 7.54310 610) 炉截面风速5~6 8~10 6~10 8~10 5.5~6.5 14~19 8~10 8~8.5 8~10 (m/s) 三次风入炉19~22 18~20 30 18~20 风速(m/s) 窑气入炉风18~17 35~40 38~50 30~40 26~40 30~50 >30 速(m/s) 物料滞留时12~13 7.6 >10 >10 8.4 8~20 12~14 18~23 16~18 (9.4) 间Jm(s) (10.5) 8~17 气流滞留时1.5~2.0 2.0 3~4 2.0 2.5~3.0 3.0~3.5 2.6~2.8 5~6.5 3~3.5 间Jg(s) 固气滞留时5.5~6.5 4.0~8.5 2.5~3.0 4.8~5.0 2.8~3.4 2.6~5.7 4.6~5.0 3.6~3.5 5.3~5.1 间比(Jm/Jg) 炉出口温度83~910 845~887 840~860 870~880 870~920 880~920 860~890 850~900 850~880 (℃) 入窑生料表92~95 85~92 85~95 >90 85~92 85~90 >92 >92 >92 观分解率(%) 558~883 588~883 588~883 585~883 785~1080 800~1060 1050 阻力(Pa) 5.3旋风预热器
旋风预热器由旋风筒及连接管道构成,旋风筒由圆柱体、圆锥体、进出口内筒及下料管组成。连接管道(换热管)上部与上一级旋风筒进口连接,下部与下一级旋风筒出口连接,管道中间由上级旋风筒下料管与之相连接,在上级旋风筒下料管装有锁风阀,在与换热管连接处装有撒料装置。旋风预热器主要功能是使生料在炽热的气流中分散、均布、气固换热及分离。其性能的优劣表现在是否有较高的换热效率、分离效率、较低的阻力及良好的密闭性能。对于单个旋风筒而言,主要是考虑流体阻力和分离效率。对其影响的两大要素是旋风筒的几何结构及物料的物理性能。近年来国内外厂商及科研机构针对如何提高分离效率,降低压损,节约电耗做了大量的研究改进工作,主要改进如下:
①旋风筒出入口增设导流板、导向叶片,在入口处加装导流叶片,减少入口气流与筒内循环气流相撞而引起的阻力损失,出口处内筒装导向叶片减少循环气流量,使阻力降低。
②改进筒体结构,减小旋风筒直径,扩大内筒直径,缩短内筒高度,改变进