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、生料顆粒級配等因素影響。對于燒煤的分解爐,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℃,實際溫度只要略高于平衡分解溫度,分解溫度就能很快進行。
一、分解爐溫度的分布
CaCO3的分解溫度是在不大的范圍內(nèi)波動的,對爐內(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
對于在線型分解爐,從C4下來的750℃左右的生料與窯尾高溫煙氣相遇產(chǎn)生揚折換熱,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、煤風、煤粉混合換熱,煤粉的揮發(fā)份燃燒,煤粉被點燃,但因溫度低,燃燒放熱速度較慢,特別在點火投料的初期更為明顯。
對于離線型分解爐,由于沒有窯尾煙氣影響,入爐的是被預(yù)熱的三次風、煤風和流化風,全是新鮮空氣,所以煤粉著火容易,放熱迅速。若煤的品質(zhì)過低,可以提高窯尾廢氣和三次風溫度,從而提高煤粉的魚然效果,縮短著火時間。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、物料、煤粉及煤風的混合換熱效果。
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)高速進行。如果這時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),或生料粒度過粗,就必須設(shè)法提高分解溫度。但要使分解溫度達到900℃是不容易的,因為這時分解面上CO2分壓將達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,必須從以下幾點著手:
a. 提高三次風和窯尾廢氣溫度,以提高分解爐入口溫度,有效的縮短煤粉的著火時間;
b. 減少窯尾等系統(tǒng)漏風,減少外界冷風引起爐內(nèi)氣流降溫及對流場分布的干擾,并有效的控制爐內(nèi)氣流中CO2分壓最小。所以,控制一、二此風與三次風的重量比例對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)流場分布,有效地控制煤粉燃燒、料粉分解及傳質(zhì)傳熱(見第二節(jié)分解爐內(nèi)的流場分布詳述);
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,并非靠減少喂煤量來解決問題,因為顱內(nèi)溫度原來并不很高才導(dǎo)致不完全燃燒,若再減少喂煤量,爐溫會進一步下降,反而會加重不完全燃燒,還原氣氛會更加嚴重。但分解溫度并非越高越好,這時,物料受有害成分影響,產(chǎn)生液相增加,易形成大料團造成系統(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,這時燃燒放熱的速度隨CO2濃度上升而減慢。因風、煤、料的配合不同會出現(xiàn)完全不同的現(xiàn)象:如果二者減慢速度一致,爐溫不會有大的變化;如果放熱小于吸熱速度,爐溫會下降;如果加煤過多或在上、中游燃燒緩慢,產(chǎn)生滯后燃燒,放熱大于吸熱,爐溫會上升。當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,溫度過高說明燃料加入過多或燃燒過慢所致,可能引起爐后系統(tǒng)過熱結(jié)皮。出爐氣溫過低,說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濃度對生料分解率的影響。離線分解爐所需的卒氣系從窯頭罩抽取的熱風,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間和煤粉燃盡時間,而且還影響生料分解率。表2為分解時間與分解溫度、分解率、CO2濃度的關(guān)系。
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