产业峰会 | 齐砚勇：烧成系统操作方法改进可促进水泥行业绿色发展
3月28日上午，由中国水泥网主办的“第十三届中国水泥产业峰会”顺利召开。西南科技大学副教授 齐砚勇为峰会带来了以《碳减排背景下烧成系统操作方法》为主题的精彩报告。
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0 前言
我厂2 000 t/d熟料预分解窑生产线自1988年投产以来，经过不断努力，于1997年生产熟料62.3万t，实现了达产。但由于分解炉规格偏小，限制了烧成系统产量的进一步提高。为此,我厂于1998年4月对分解炉进行了扩容改造，旨在延长物料在炉内的停留时间，提高入窑物料分解率和熟料产量。本文将对本次技改的内容作一介绍，并根据模拟试验情况对技改前后分解炉及烧成系统各项重要参数进行分析对比。
1 技改内容
图1 改造前后分解炉结构尺寸
改造前后分解炉结构尺寸见图1、表1。
表1 改造前后分解炉的结构尺寸
项目 改前 改后 差值
炉长/m(直筒+锥部) 15+3.161 20+4.186 +6.025
炉容/m3(直筒部分，扣除耐火材料)
402 535 133
喷煤管位置/m(距炉顶)
17.361(对称两点喷)23.240(一点喷) 5.879
入炉下料点位置/m(距炉顶)
24.361 20.000 (割向8°进炉) -4.361
三次风管位置/m(距炉顶) 23.061 23.061 0
上升烟道长度/m 7.70 1.7 -6
具体改造内容如下：
(1)炉身加长，分解炉体积由402 m3增至535 m3，扩大了燃烧空间，延长了物料在炉内的停留时间，有利于物料分解。
(2)分解炉喷煤点较原喷煤点下移5.879 m，有效地延长了煤粉在炉内的停留时间，为煤粉在炉内的充分燃烧创造了条件。
(3)三次风由切向改为割向8°进入分解炉，使炉内产生旋流而改变了流场，对延长物料在炉内的停留时间有利。
(4)将分解炉生料下料点上移436 m，表面上看，物料在炉内移动距离变短，会影响生料在炉内的停留时间，但由于炉内流场发生了变化，实际上物料在炉内的行程反而延长了。因此改变生料下料点位置对生料在炉内的停留时间影响不大。
(5)上升烟道由原来的77 m缩短至17 m，可大大降低窑炉间的阻力，改善窑内通风状况，有利于回转窑的煅烧操作。
2 冷态模拟试验
通过模拟试验测定炉内气体的流场，可了解物料在炉内的分散、返混、运动状态以及物料在炉内的停留时间，而物料在炉内的停留时间是判断分解炉结构是否合理的重要参数。
(1)流场变化。改造前后分解炉内气体流场变化情况见图2、表2。从图2、表2可知，炉内流场由改前的喷腾型变为改后的喷腾加旋流型，有利于延长气体和物料在炉内的停留时间。
表2 改造前后炉内流场变化情况
轴向速度υz 切向速度υt 流场待征
改造前： 锥部中心区域 基本以平推为主 纯喷腾型
为零，剧烈喷腾， 边壁有一定
的回流
改造后 锥部中心区域喷腾 较小， 喷腾加旋流型
速度明显增大， 边壁回流有所减弱
旋流明显增强
图2 改造前后炉内流场
(2)物料停留时间。改造前后物料在炉内的停留时间见表3。由表3知，改造前炉内固(生料)气停留时间比tm/tg为2.48～2.55，生料在炉内的停留时间仅为9.392 s～11.575 s，难以满足物料在炉内充分分解要求。改造后炉内固气停留时间比tm/tg达3～3.5，且物料在炉内的停留时间延长至15.47 s～20.78 s，这就使生料在炉内有充分的时间进行分解，从而为提高入窑生料分解率创造了条件。
表3 改造前后物料在炉内停留时间
气体停留时间tg/s 物料停留时间tm/s
tm/tg
冷态 热态 冷态 热态
改造前：
0.205～0.254 3.695～4.575 0.512～0.643 9.392～11.575 2.48～2.55
改造后：
0.243～0.332 4.374～5.976 0.889～1.154 15.47～20.780 3.147～ 3.537
(3)煤的停留时间。改造前后煤在炉内的停留时间见表4。由表4知，改造前炉内固(煤粉)气停留时间比tm/tg为2.4～2.57，煤在炉内的停留时间为8.856 s～10.71 s，难以满足煤(尤其是劣质煤)在炉内完全燃烧的要求。改造后，炉内固气停留时间比tm/tg达2.602～2.662，煤粉在炉内停留时间在13.489 s～15.908 s，为煤粉的充分燃烧创造了条件。
表4 改造前后煤分解炉中停留时间
气体停留时间tg/s 煤粉停留时间tm/s tm/tg
冷态 热态 冷态 热态
改造前：
0.205～0.235 3.695～4.229 0.595～0.492 10.710～8.856 2.57～2.40
改造后：
0.332～0/288 5.976～5.184 0.884～0.749 13.489～15.908 2.662～ 2.602
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