德國洪堡（KHD）預(yù)分解系統(tǒng)的創(chuàng)新之路

1952年，德國洪堡（KHD）公司制造并投產(chǎn)了世界上第一臺洪堡型旋風(fēng)預(yù)熱器。預(yù)熱器把生料的預(yù)熱和部分生料預(yù)分解，原來在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)完成的工作轉(zhuǎn)移到預(yù)熱器內(nèi)完成，從而實(shí)現(xiàn)了縮短回轉(zhuǎn)窯長度和降低回轉(zhuǎn)窯的規(guī)格的作用，傳統(tǒng)的在窯內(nèi)以堆積滾翻狀態(tài)進(jìn)行氣固對流換熱過程，轉(zhuǎn)移到預(yù)熱器內(nèi)以懸浮狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)氣固之間的對流換熱，使生料能夠同高溫?zé)煔獬浞纸佑|和混合，增大了氣固之間的換熱面積，顯著提高了傳熱速率，大大的提高了窯系統(tǒng)生產(chǎn)效率，并降低熟料的單位熱耗。

世界上第一臺預(yù)熱器

1966年，洪堡公司開發(fā)了適用于高產(chǎn)量的雙系列旋風(fēng)預(yù)熱器系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)從窯進(jìn)口起到第一級旋風(fēng)筒，雙系列的每一列旋風(fēng)筒都是完全獨(dú)立的。這種設(shè)計(jì)思想也逐漸被其它水泥生產(chǎn)企業(yè)和設(shè)備供應(yīng)商接受。

第一臺Pyroclon雙系列旋風(fēng)預(yù)熱器設(shè)計(jì)

1965年，洪堡在其預(yù)熱器專利的基礎(chǔ)上，把窯尾與最下面一級旋風(fēng)筒之間的連接煙道增高并彎曲向下，采用延長煙道的方法開發(fā)自己的分解爐的專利，也就是第一代的Pyroclon分解爐，Pyroclon-S型分解爐。

Pyroclon-S分解爐

Pyroclon-S分解爐特點(diǎn)是上升煙道分解爐用的燃燒空氣從回轉(zhuǎn)窯內(nèi)通過。對預(yù)熱器進(jìn)行改造時(shí)，只要將最低一級旋風(fēng)筒與煙室間上升煙道加長作為分解爐，其中燃料加入上升煙道，生料加入分解爐，達(dá)到一定分解率即可。

由于窯尾風(fēng)速及風(fēng)量的限制，供給分解爐的燃料量低于30%，入窯分解率受限。

之后，洪堡又在Pyroclon-S的基礎(chǔ)上開發(fā)出Pyroclon-R型分解爐。Pyroclon-R型分解爐是用單獨(dú)三次風(fēng)管從篦冷機(jī)供應(yīng)三次風(fēng)，和窯尾煙室的廢氣一起作為分解爐燃料燃燒用風(fēng)。這樣做目的主要降低了分解爐內(nèi)CO₂的分壓，提高了分解爐內(nèi)的溫度，進(jìn)一步改善了CaCO₃在分解爐內(nèi)的分解，供應(yīng)分解爐燃料占總?cè)剂系?0％以上，使進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯的生料的分解率達(dá)90％以上 ，使熟料的燒成熱耗大大降低。

Pyroclon-R型分解爐

1985年，隨著各國對環(huán)境保護(hù)越來越重視，洪堡在Pyroclon-R型分解爐的基礎(chǔ)之上開發(fā)出Pyroclon-R-Low NOx 型分解爐，旨在降低水泥廠的NOx排放。

Pyroclon-R-Low NOx 型分解爐

其基本原理是，燒成系統(tǒng)產(chǎn)生氮氧化物在CO的還原氣氛下，生成對環(huán)境無害的N₂和CO₂。由冷卻機(jī)來的三次風(fēng)成銳角方向進(jìn)入煙道式分解爐，三次風(fēng)與窯尾廢氣在一段時(shí)間內(nèi)在煙道分解爐中平行向上流動。在分解爐下部的窯尾煙室出口廢氣區(qū)和分解爐稍高處三次風(fēng)區(qū)各設(shè)一個(gè)燃燒器。在窯煙室出口廢氣區(qū)內(nèi)利煤粉在貧氧環(huán)境不充分燃燒，伴隨著形成CO還原氣氛，使CO同NOx反應(yīng)生成C0₂和 N₂，另一方面生料的分解能夠有效的避免煤粉的燃燒產(chǎn)生的高溫有效避免了熱力型NOx，同時(shí)能夠?qū)⒏G內(nèi)產(chǎn)生的NOx降低35％——50%。另一股稍高燃料則在純?nèi)物L(fēng)中起火燃燒。兩股料氣在180°彎頭合成一股進(jìn)入預(yù)熱器。

1993年，洪堡公司在Pyroclon-R-Low NOx 型分解爐的基礎(chǔ)上開發(fā)出Pyrotop型分解爐。其目的是，在燃燒劣質(zhì)燃料時(shí)，提高燃料在分解爐內(nèi)停留時(shí)間，同時(shí)通過旋流對降低CO有顯著效果，同時(shí)也會降低廢氣中NOx。

Pyrotop型分解爐

Pyrotop型分解爐是在Pyroclon-R-LowNOx分解爐鵝頸頂部增設(shè)1個(gè)Pyrotop混合室，其作用使?fàn)t內(nèi)上行的料氣流至鵝頸頂部時(shí)，從混合室圓筒體下部切線方向渦旋入室，使較粗的物料及燃料顆粒分離，較細(xì)顆粒隨氣流從圓筒體上部排出，繼續(xù)經(jīng)分解爐下行煙道進(jìn)入最下一級旋風(fēng)筒。

由Pyrotop混合室分離較粗物料及燃料經(jīng)下料管分料閥，一部分再返回分解爐上行煙道繼續(xù)燃燒和分解，另一部分進(jìn)入下行管道，隨混合室出來的料氣流一齊進(jìn)入最下一級旋風(fēng)筒。通過分料閥調(diào)節(jié)混合室出來的物料進(jìn)入上、下行煙道比例，來控制物料再循環(huán)量，達(dá)到進(jìn)一步優(yōu)化出爐燃料燃盡率和增加生料分解率的目的。

總結(jié)

總之洪堡公司通過多年的技術(shù)研發(fā)及實(shí)踐，各種分解爐適用各種燃料，可控制分解爐內(nèi)各區(qū)溫度；使料氣能很好混合；能降低廢氣中NOx及CO的含量，使整個(gè)預(yù)分解系統(tǒng)壓降降低。且各種型式分解爐系統(tǒng)，操作穩(wěn)定，設(shè)備簡單，生料分解率高，適合燃燒劣質(zhì)燃料。

迄今為止，德國洪堡公司已具有超過160多年的水泥行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，在全球范圍內(nèi)實(shí)施超過600條水泥生產(chǎn)線，在水泥領(lǐng)域擁有404項(xiàng)專利技術(shù)和159項(xiàng)商標(biāo)，是預(yù)熱器的發(fā)明者，領(lǐng)頭人。近些年來，洪堡公司更是在技術(shù)上不斷創(chuàng)新，在分解爐降低氮氧化物及可替代燃料處理方面不斷取得突破，開發(fā)出不少新的技術(shù)，比如Pyroclon R + Combustion Chamber技術(shù)，PyroRedox技術(shù)，及PyroRotor等技術(shù)，為水泥工業(yè)的發(fā)展及環(huán)境保護(hù)方面做出了卓越的貢獻(xiàn)。