五大热工设备介绍重点讲义资料

1、五大热工设备介绍预热器：预热器主要功能是充分利用回转窑和分解炉排出的废 气余热加热生料，使生料预热及部分硅酸盐分解，最大限度 提高气固间的预热效率，实现整个煅烧系统的优质、高产、 低消耗。它必须具备气固分散均匀、换热迅速和高效分离三 个功能，在旋风预热器中，物料与气流之间的热交换主要在 各级旋风筒之间的连接管道中进行，因此对旋风筒本身的设 计，主要考虑了如何获得较高的分离效率和较低的压力损 失，旋风筒的主要任务在于气固分离。来自上一级旋风筒收 集下来的物料经喂料管落入散料板上冲散折回进入下一级 旋风筒的排气管道中均匀冲散悬浮，并随上升气流进入旋风 筒进行气固分离，气流由上而下做旋风运动，最后从

2、锥部随 排风机给予的动能沿旋风筒的中心垂直往上运动，此时，固 体的物料沿筒壁落下进入下料溜管，排出的是相对干净的废 气。旋风筒的收尘效率及阻力与旋风筒内的风速密切相关， 旋 风 筒 截 面 风 速 一 般 控 制 在 5 6m/s ， 进 风 口 风 速 在 15-18m/s ，出口风速控制在 11-14m/s ，若过高，引起系统 阻力较大，过低不利于旋风筒收尘。预热器主要部位工艺操作参数如下图（以天津院 TDF 预 热器为例）：P -3.01KIJaCl (1/VT.j等就F-3.01LT迫T F卄十.J 86Ot |i -l.rEr：F -SOOPtaMt sect 丄屮专伽 Cd预热器工

3、作原理如下图:物料舎气硫二、分解炉： 分解炉是在预热器和回转窑之间增设的一个装置，燃煤 喂入分解炉燃烧放出的热量与进入炉内的生料碳酸盐的分 解和吸热过程同时在浮状态下进行，使得入窑碳酸盐分解率 提高到 90% 以上。原来在窑内进行的分解反应移至分解炉内 来，燃料大部分从分解炉内加入，减轻了窑内热负荷，延长 了衬料的寿命有利于生产大型化，由于燃料与生料粉混合均 匀，燃料燃烧热及时传递给物料，使燃烧、换热及碳酸盐分 解过程都得到优化，因而具有优质、高效、低耗等一系列优 良性能特点，它主要作用是燃料的燃烧、换热和碳酸盐的分 解。在分解炉内， 生料及燃料分别依靠“涡旋效应”、“喷腾效应、” “悬浮效应

4、”和“流化态效应”分散于气流之中。由于物料之间在 炉内流场中产生相对运动，从而达到高度分散、均匀混合和 分布、迅速换热、延长物料在炉内的滞留时间，达到提高燃 烧效率、换热效率和入窑物料碳酸盐分解率的目的。在分解 炉内主要存在碳酸钙分解和燃料燃烧两种反应。在连续稳定 的状态下，二者进行的吸热和放热的速率是平衡的。碳酸钙 分解从600700 C时开始，800 C时分解速度明显加快，900 C时分解反应迅速。但就燃料燃烧反应而言，其在前期 燃烧迅速，放热较快。随着气体中氧含量迅速降低，其后期 的燃烧速度明显下降，较难燃烬。这就表明在分解炉内，对 于碳酸钙分解进程来说，其前期主要受控于碳酸钙分解速度，

5、而后期主要受控于燃料燃烧速度。但在分解炉内，燃料 的着火和初期燃烧均进行较快，物料在悬浮态下被迅速加 热，体系快速升温，分解炉在绝大部分时间内都处于相对稳 定平衡状态。因此，基本上可以认为分解炉内的分解过程主 要受控于燃料燃烧速度。分解炉结构如下图（以DD炉为例）：岀口炉a主要燃烧区 /生料主喷嘴乡罗/X Pr燃料裂解和燃烧巨缩口部分、d-三次空气区还原区咽喉部分窑废气按内部作用原理，DD分解炉可分4个区1、还原区（I区）包括咽喉部分和最下部锥体部分。咽喉 部分是DD分解炉的底部，直接座在窑尾烟室之上，窑烟气 通过咽喉直吹向上，使生料喷腾进入炉内。2、燃料裂解和燃烧区（H区）中部偏下区。从冷却

6、机来的高温三次风，有两个对称风管喷入炉内（H区），每根风管的风量由装在风管上的流量控制阀控制，总风量根据 DD 分 解炉系统操作情况有主控阀控制。两个主要燃料喷嘴，装在 三次风进口的顶部。燃料喷入口区富氧区立即在炉内湍流中 裂解和燃烧。产生的热量迅速传给生料，气料进行高效热交 换生料迅速分解。3、主要燃烧区（川区）在中部偏上到缩口，主要是燃烧 燃料和把产生的热量传给生料，生料吸热分解，使炉温保持在850900 C,生料和燃料混合、分布均匀，没有明亮火焰 的过热点，区内温度较低，且分布均匀。4、全燃烧区（ W区）炉顶部圆筒体，主要作用是使未 燃烧的 10% 左右的燃料继续燃烧， 并促进生料分解。

7、 气体 和 生料通过川区和W区间缩口向上喷腾直接冲击倒炉顶棚，翻 转向下到出口， 使气料搅拌和混合， 达到完全燃烧和热交换。三、回转窑； 窑尾预分解系统基本完成了物料的干燥、预热及碳酸盐 分解等功能，物料的放热反应、烧成及冷却是在回转窑中完 成，因此回转窑的主要功能有以下四个方面：1、燃料燃烧功能。它具有广阔的空间和热力场，可以供 应足够的空气，装设优良的燃烧装置，保证燃料充分燃烧， 为熟料煅烧提供必要的热量；2、热交换功能。它具有比较均匀的温度场，可以满足水 泥熟料形成过程各个阶段的换热要求；3、化学反应功能。随着水泥熟料矿物形成不同阶段的不同需要，它既可分阶段地满足不同矿物形成对热量、温度

8、的 要求，又可以满足它们对时间的要求；4、物料输送功能。由于具有一定的斜度和转速，它能将 物料扬起后再落下，形成位移，从而使物料从窑尾向窑头运 动；回转窑基本数据对比表南京院天津院成都院设计能力（t/d）500050005000规格（m）4.8 X744.8 X724.8 X74窑内风速（m7.388.5266.05窑断面热负荷（KJ/m2.h）1.76 X1071.59 X1071.42 X107窑单位容积产量（kg/m3.h）193.87193.8195.62窑单位容积热力强度14346.013701.314082.8筒体内容积（m3）13391302.91339平均有效内径（m）4.36

9、4.44.34有效长度（m）747272有效内表面积（m2）1000986.2982有效内容积（m3）1074.610751065斜度（%）43.53.5（主传）转速（r/mi n）0.3540.3963.960.354（主电机）电机功率（Kw）630630630四、冷却机；1、冷却机的功能与作用:1）作为工艺设备，它承担着对高温熟料的骤冷任务。骤 冷可阻止熟料矿物晶体长大， 特别是阻止 C3S 晶体长大， 有 利于强度与易磨性的改善，同时，骤冷可使液相凝固成玻璃 体，使 MgO 及 C2A 大部分固定在玻璃体内，有利于熟料的 安定性的改善及抗化学侵蚀性能。2）作为热工设备，在对熟料骤冷的同时

10、，承担着对入窑 二次风及入炉三次风的加热升温任务。尽可能的提高二、三 次风温度。不仅可以回收热量，并且对燃料的助燃和燃尽以 及全窑系统的热力分布有好的作用。3）作为热回收装备，它承担着对出窑熟料携出的大量热 焓的回收任务。回收的热量以高温热随二、三次风进入窑、 炉之内，有利于降低系统煅烧热耗；以低温热能亦有利于余 热发电。4）作为熟料输送设备，它承担着对高温熟料的输送任务， 对高温熟料进行冷却有利于熟料输送和贮存。2、第三代篦冷机的特点1）篦冷机入口端采用阻力篦板及充气梁结构篦床和窄 宽度布置方式，增加篦板阻力在篦板加料层总阻力中的比 例，力求消除预分解窑熟料颗粒变细及分布不均等因素对气 流均

11、匀分布的影响。2）发挥脉冲高速气流对熟料料层的骤冷作用，以少量 冷却风量回收炽热熟料的热焓，提高二、三次风温。3）由于脉冲供风，使细粒熟料不被高速气流携带，同 时由于细粒熟料扰动，增加气料之间换热速度。4 ）高压空气通过空气梁特别是篦冷机热端前数排空气 梁向篦板下部供风，增强对熟料均布、冷却和对篦板的冷却 作用，消灭“红河”保护篦板。5）设有对一段篦床一、二室各行篦板风量、风压及脉冲 供风的自控调节系统，或各块篦板的人工调节阀门，以便根 据需要调节。同时，一段篦速与篦下压力自动调节，保持料 层设定厚度，其他段篦床与一段篦床同步调节。3、冷却机的性能评价指标1）热效率高，即从出窑熟料中回收并用于

12、熟料煅烧过程 的热量与出窑熟料带入冷却机的热量之比大；2）冷却效率高，即出窑熟料被回收的总热量与出窑熟料 带入冷却机的热量之比值大；3） 空气升温效率， 即鼓入各室的冷却空气与离开熟料层 空气温度的升高值同该室区熟料平均温度之比值大；4）进入冷却机的熟料温度与离开冷却机的入窑二次风及 去分解炉的三次风温度之间的差值小。5）离开冷却机的熟料温度低。6）冷却机及其附属设备电耗低。7）投资少，电耗低，磨耗小，运转率高等。4、5000t/d生产线所用篦冷机比较对比内容成都院天津院南京院型号TYPELBTF篦式冷TC-12102 篦NC42340 篦式却机式冷却机冷却机设计产量t/d5000600050

13、00600050006000篦床有效面积m2133.2119.3133.2冷却负荷t （d. m2）41.545.841.545.941.345.3传动篦床段数333段篦床斜度3段篦床均倾 斜3 第1、2段篦床 倾斜3。，第3 段篦床水平第1、2段篦床 倾斜3。，第3 段篦床水平传动形式液压传动液压传动液压传动传动功率kW225225225篦床行程mm130130130篦床运行次数 次 /min4-254-254-25入料温度C140014001400出料温度C65+环境温度65+环境温度65+环境温度热回收率73-7673-7672-75冷却风用量Nm3/kg.clV 2.0V 2.0V 2

14、.0破碎机形式尾部锤式破 碎机尾部锤式破碎 机尾部锤式破碎 机破碎机功率kW909090出料粒度mm(90 %)25(90 %)25(90 %)25篦床的宽x长m3.6 X37.953.6 X33.664.2 X34篦床的外观特 征窄而长窄而长宽而短篦床的供风形 式脉冲供风直接供风高温段充气梁 供风，中低温段 为风室供风风室熟量（个）999风机台数（台）171517五、窑头燃烧器；1、燃烧器燃烧原理（如下图）一次风量6% 外净风风速 几=100400m/s二次风量94%产生的回流风120CTC煤风风速=4060m /s 净风风速几=80180m/ s2、燃烧器位置合理性的意义燃烧器的位置相对于

15、新型预分解窑来说在线运行时是很 少大幅度调整的，一般都是在检修结束前一次性调整确认到 位，燃烧器位置，尤其上、下、左、右位置对窑工况的影响 特别大。燃烧器太偏下，火焰不顺，易烧损窑皮和耐火材料， 并且导致急烧和不完全燃烧，产生黄心料和熟料f-CaO跑点， 甚至造成结皮加剧易发生预热器堵塞事故，由于煤粉燃烧不 完全，产生 CO，形成还原气氛，使熟料中三价铁，还原成 二价铁，而产生黄心料，且还原气氛下生成的铁铝酸四钙量 减少，总液相量减少，不利于 f-CaO 吸收反应的进行，易使 f-CaO 偏高，同时还原气氛是造成新型干法窑预分解系统粘 结堵塞的关键因素；燃烧器太偏上，火焰烧得较远，结长厚 窑皮

16、，窑尾烟室和末级下料溜子易结皮堵塞，并且窑高温带 后移，易使料子发粘，在入窑生料饱和比较低和煤粉灰粉大 时影响加剧；燃烧器太靠近物料层，一部分燃料就会卷入物 料内，不仅增加热耗而且还会导致结圈和 f-CaO 量偏高；燃 烧器离物料层太远而靠近窑衬，火焰会冲刷窑皮和窑衬，降 低窑衬使用寿命。3、燃烧器位置确定方式： 燃烧器中心在窑头罩上的坐标位置是它的基础位置，在 确定燃烧器与窑的相对位置前，应先确定燃烧器端面在窑口 的坐标位置，然后通过打“光点”确定燃烧器中心与窑的交点 及其与窑中心的坐标。理论和实践均证明，燃烧器中心在窑 横截面上的位置是位于面对窑口的左下方，即第四象限（窑 顺时针旋转） ，稍偏窑中心下和稍靠近物料层（如下图） 。,10cmi i4、新型四通道燃烧器主要特点：（1）一次风比例低，仅为 5%-7%，节能降耗显著，与传统 燃烧器相比节煤10%以上；（2）喷头部