第一节分解炉温度的分布与调节控制
分解炉内温度是受CaCO3分解反应平衡温度制约的,并受燃料品质、石灰质原料活性、生料颗粒级配等因素影响。对于烧煤的分解炉,在物料均匀分散悬浮,迅速吸热分解的条件下,温度一般是820-850℃左右,气流温度略高于物料20-50℃。分解炉中CaCO3的平衡分解温度一般为800-820℃,实际温度只要略高于平衡分解温度,分解温度就能很快进行。
一、分解炉温度的分布
CaCO3的分解温度是在不大的范围内波动的,对炉内气流和物料的分布在表1的基础上做小范围的调整,就能收到明显的效果。
1.分解炉入口
对于在线型分解炉,从C4下来的750℃左右的生料与窑尾高温烟气相遇产生扬折换热,物料温度迅速上升至CaCO3分解温度,窑尾烟气温度骤降的瞬间又与温度较低的三次风、煤风、煤粉混合换热,煤粉的挥发份燃烧,煤粉被点燃,但因温度低,燃烧放热速度较慢,特别在点火投料的初期更为明显。
对于离线型分解炉,由于没有窑尾烟气影响,入炉的是被预热的三次风、煤风和流化风,全是新鲜空气,所以煤粉着火容易,放热迅速。若煤的品质过低,可以提高窑尾废气和三次风温度,从而提高煤粉的鱼然效果,缩短着火时间。为了提高分解炉的热效率,减少滞后燃烧造成的洁癖、堵塞等工艺事故,有效地控制炉温,应特别重视窑尾废气、三次风、物料、煤粉及煤风的混合换热效果。
2.分解炉上游
物料与气流经入口的初步分散混合之后在路上有进一步分散混合,煤粉也可以较快的速度燃烧,迅速释放出热量,物料温度上升至820℃,气流温度上升至850℃,CaCO3分解吸热速度加快。然而煤粉燃烧放热速度仍快于CaCO3分解吸热速度,所以,气流和物料温度仍继续上升。
3.分解炉上中游
煤粉燃烧激烈进行,大量释放热量,气体温度上升至880℃左右,物料温度随之上升至850℃,这是CaCO3分解反应高速进行。如果这时燃烧放热速度与分解吸热速度相等,气流与物料温度将维持不变。若石灰石原料的活性差(如方解石含量高、硬度大等),或生料粒度过粗,就必须设法提高分解温度。但要使分解温度达到900℃是不容易的,因为这时分解面上CO2分压将达1.0大气压,而气流中CO2分压约0.1-0.2大气压,分解吸热将以极高速度进行,欲维持900℃的分解温度,必须极快的燃烧供热,一般条件下很难达到。所以,一般物料分解温度在820-850℃左右。
4.要提高分解温度,必须从以下几点着手:
a.提高三次风和窑尾废气温度,以提高分解炉入口温度,有效的缩短煤粉的着火时间;
b.减少窑尾等系统漏风,减少外界冷风引起炉内气流降温及对流场分布的干扰,并有效的控制炉内气流中CO2分压最小。所以,控制一、二此风与三次风的重量比例对提高物料的分解率有极为重要的意义;
c.优化分解炉内流场分布,有效地控制煤粉燃烧、料粉分解及传质传热(见第二节分解炉内的流场分布详述);
d.提高煤粉品质,尽可能的缩短燃尽世间,提高放热速度。这样能有效的降低热耗,防止不完全燃烧。分解炉内有不完全燃烧现象时,并非靠减少喂煤量来解决问题,因为颅内温度原来并不很高才导致不完全燃烧,若再减少喂煤量,炉温会进一步下降,反而会加重不完全燃烧,还原气氛会更加严重。但分解温度并非越高越好,这时,物料受有害成分影响,产生液相增加,易形成大料团造成系统堵塞。
分解炉中游
由于燃烧放热速度与分解吸热速度都快速进行,并且大体相等,所以分解温度能够稳定在850℃左右,气流温度在870℃左右,随着燃烧及分解反应的进行,炉气中的CO2逐步增加,平衡分解温度逐步提高,炉温有种有到下游逐步升高。
5.分解炉下游
随多数料粉分解反应的完成,分解吸热逐步减少,这时燃烧放热的速度随CO2浓度上升而减慢。因风、煤、料的配合不同会出现完全不同的现象:如果二者减慢速度一致,炉温不会有大的变化;如果放热小于吸热速度,炉温会下降;如果加煤过多或在上、中游燃烧缓慢,产生滞后燃烧,放热大于吸热,炉温会上升。当物料大部分分解以后,物料与气流温度逐渐趋于一致。
分解炉出口
一般以850-900℃合适,温度过高说明燃料加入过多或燃烧过慢所致,可能引起炉后系统过热结皮。出炉气温过低,说明下游燃料早已基本燃完,分解炉下游分解速度锐减,不能充分发挥炉下游容积及C5的部分分解效能。分解炉C02浓度对生料分解率的影响。离线分解炉所需的卒气系从窑头罩抽取的热风,因此空气中氧含量为21%。向SF型、DD型分解炉煤燃烧空气为窑尾废气和三次风的混合气体,因此氧浓度只有13%。氧浓度高不仅可缩短煤粉着火时间和煤粉燃尽时间,而且还影响生料分解率。表2为分解时间与分解温度、分解率、CO2浓度的关系。