預(yù)分解窯操作控制新觀點(diǎn)
2011-03-18 00:00
第一節(jié) 分解爐溫度的分布與調(diào)節(jié)控制
分解爐內(nèi)溫度是受CaCO3分解反應(yīng)平衡溫度制約的，并受燃料品質(zhì)、石灰質(zhì)原料活性、生料顆粒級(jí)配等因素影響。對(duì)于燒煤的分解爐，在物料均勻分散懸浮，迅速吸熱分解的條件下，溫度一般是820-850℃左右，氣流溫度略高于物料20-50℃。分解爐中CaCO3的平衡分解溫度一般為800-820℃，實(shí)際溫度只要略高于平衡分解溫度，分解溫度就能很快進(jìn)行。
一、分解爐溫度的分布
CaCO3的分解溫度是在不大的范圍內(nèi)波動(dòng)的，對(duì)爐內(nèi)氣流和物料的分布在表1的基礎(chǔ)上做小范圍的調(diào)整，就能收到明顯的效果。
1. 分解爐入口
對(duì)于在線(xiàn)型分解爐，從C4下來(lái)的750℃左右的生料與窯尾高溫?zé)煔庀嘤霎a(chǎn)生揚(yáng)折換熱，物料溫度迅速上升至CaCO3分解溫度，窯尾煙氣溫度驟降的瞬間又與溫度較低的三次風(fēng)、煤風(fēng)、煤粉混合換熱，煤粉的揮發(fā)份燃燒，煤粉被點(diǎn)燃，但因溫度低，燃燒放熱速度較慢，特別在點(diǎn)火投料的初期更為明顯。
對(duì)于離線(xiàn)型分解爐，由于沒(méi)有窯尾煙氣影響，入爐的是被預(yù)熱的三次風(fēng)、煤風(fēng)和流化風(fēng)，全是新鮮空氣，所以煤粉著火容易，放熱迅速。若煤的品質(zhì)過(guò)低，可以提高窯尾廢氣和三次風(fēng)溫度，從而提高煤粉的魚(yú)然效果，縮短著火時(shí)間。為了提高分解爐的熱效率，減少滯后燃燒造成的潔癖、堵塞等工藝事故，有效地控制爐溫，應(yīng)特別重視窯尾廢氣、三次風(fēng)、物料、煤粉及煤風(fēng)的混合換熱效果。
2. 分解爐上游
物料與氣流經(jīng)入口的初步分散混合之后在路上有進(jìn)一步分散混合，煤粉也可以較快的速度燃燒，迅速釋放出熱量，物料溫度上升至820℃，氣流溫度上升至850℃，CaCO3分解吸熱速度加快。然而煤粉燃燒放熱速度仍快于CaCO3分解吸熱速度，所以，氣流和物料溫度仍繼續(xù)上升。
3. 分解爐上中游
煤粉燃燒激烈進(jìn)行，大量釋放熱量，氣體溫度上升至880℃左右，物料溫度隨之上升至850℃，這是CaCO3分解反應(yīng)高速進(jìn)行。如果這時(shí)燃燒放熱速度與分解吸熱速度相等，氣流與物料溫度將維持不變。若石灰石原料的活性差（如方解石含量高、硬度大等），或生料粒度過(guò)粗，就必須設(shè)法提高分解溫度。但要使分解溫度達(dá)到900℃是不容易的，因?yàn)檫@時(shí)分解面上CO2分壓將達(dá)1.0大氣壓，而氣流中CO2分壓約0.1-0.2大氣壓，分解吸熱將以極高速度進(jìn)行，欲維持900℃的分解溫度，必須極快的燃燒供熱，一般條件下很難達(dá)到。所以，一般物料分解溫度在820-850℃左右。
4. 要提高分解溫度，必須從以下幾點(diǎn)著手：
a. 提高三次風(fēng)和窯尾廢氣溫度，以提高分解爐入口溫度，有效的縮短煤粉的著火時(shí)間；
b. 減少窯尾等系統(tǒng)漏風(fēng)，減少外界冷風(fēng)引起爐內(nèi)氣流降溫及對(duì)流場(chǎng)分布的干擾，并有效的控制爐內(nèi)氣流中CO2分壓最小。所以，控制一、二此風(fēng)與三次風(fēng)的重量比例對(duì)提高物料的分解率有極為重要的意義；
c. 優(yōu)化分解爐內(nèi)流場(chǎng)分布，有效地控制煤粉燃燒、料粉分解及傳質(zhì)傳熱(見(jiàn)第二節(jié)分解爐內(nèi)的流場(chǎng)分布詳述)；
d. 提高煤粉品質(zhì)，盡可能的縮短燃盡世間，提高放熱速度。這樣能有效的降低熱耗，防止不完全燃燒。分解爐內(nèi)有不完全燃燒現(xiàn)象時(shí)，并非靠減少喂煤量來(lái)解決問(wèn)題，因?yàn)轱B內(nèi)溫度原來(lái)并不很高才導(dǎo)致不完全燃燒，若再減少喂煤量，爐溫會(huì)進(jìn)一步下降，反而會(huì)加重不完全燃燒，還原氣氛會(huì)更加嚴(yán)重。但分解溫度并非越高越好，這時(shí)，物料受有害成分影響，產(chǎn)生液相增加，易形成大料團(tuán)造成系統(tǒng)堵塞。
- 分解爐中游
由于燃燒放熱速度與分解吸熱速度都快速進(jìn)行，并且大體相等，所以分解溫度能夠穩(wěn)定在850℃左右，氣流溫度在870℃左右，隨著燃燒及分解反應(yīng)的進(jìn)行，爐氣中的CO2逐步增加，平衡分解溫度逐步提高，爐溫有種有到下游逐步升高。
5. 分解爐下游
隨多數(shù)料粉分解反應(yīng)的完成，分解吸熱逐步減少，這時(shí)燃燒放熱的速度隨CO2濃度上升而減慢。因風(fēng)、煤、料的配合不同會(huì)出現(xiàn)完全不同的現(xiàn)象：如果二者減慢速度一致，爐溫不會(huì)有大的變化；如果放熱小于吸熱速度，爐溫會(huì)下降；如果加煤過(guò)多或在上、中游燃燒緩慢，產(chǎn)生滯后燃燒，放熱大于吸熱，爐溫會(huì)上升。當(dāng)物料大部分分解以后，物料與氣流溫度逐漸趨于一致。
- 分解爐出口
一般以850-900℃合適，溫度過(guò)高說(shuō)明燃料加入過(guò)多或燃燒過(guò)慢所致，可能引起爐后系統(tǒng)過(guò)熱結(jié)皮。出爐氣溫過(guò)低，說(shuō)明下游燃料早已基本燃完，分解爐下游分解速度銳減，不能充分發(fā)揮爐下游容積及C5的部分分解效能。分解爐C02濃度對(duì)生料分解率的影響。離線(xiàn)分解爐所需的卒氣系從窯頭罩抽取的熱風(fēng)，因此空氣中氧含量為21％。向SF型、DD型分解爐煤燃燒空氣為窯尾廢氣和三次風(fēng)的混合氣體，因此氧濃度只有13％。氧濃度高不僅可縮短煤粉著火時(shí)間和煤粉燃盡時(shí)間，而且還影響生料分解率。表2為分解時(shí)間與分解溫度、分解率、CO2濃度的關(guān)系。
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