分解爐有多種型式,其結構性能雖有差異,但要起的主要作用卻是相同的:要使燃料燃燒的放熱過程與生料碳酸鹽分解的吸熱過程在其中以懸浮態或流化態下極其迅速地進行,使入窯生料碳酸鹽分解率提高,從而減輕窯的熱負荷,提高窯的運轉周期,提高產質量。而分解爐的溫度控制對整個預分解窯系統的熱力分布,熱工制度的穩定至關重要。為此,作者對分解爐溫度控制的有關幾個問題進行討論。??

1 分解爐溫度與燃料燃燒??

分解爐的溫度取決于燃料燃燒過程的放熱速率與生料分解過程的吸熱速率。當燃料燃燒放熱速率慢,生料分解在接近平衡的條件下進行,分解爐的溫度于860～920℃范圍,燃料燃燒放出的熱量就會迅速傳遞給生料,并被分解反應吸收。但是,當燃料燃燒速率大于生料分解過程的吸熱速率,燃料燃燒的熱量大于生料分解所需的吸熱量,此時分解爐的溫度就會超過平衡溫度范圍。??

從燃料燃燒的角度來看,分解爐內燃料的燃燒與回轉窯內燃料燃燒有許多不同之處。回轉窯內燃料燃燒溫度比分解爐內高得多,回轉窯內燃料燃燒明顯是受擴散控制的,而分解爐內燃料燃燒則有所不同。由于分解爐溫度遠低于回轉窯內燃料燃燒溫度,故煤在分解爐內的燃燒時間受煤種類的影響比回轉窯內的影響大得多。如廣東云浮水泥廠FCB分解爐容積偏小,結構上亦存在一些問題,當使用低揮發分、高灰分的低熱值煤時,還原氣氛十分嚴重,迅速導致結皮堵塞;而采用高揮發分、低灰分的高熱值煤時情況則有所改善。煤粉細度對于回轉窯內的燃燒是相當敏感的,因為其是受擴散控制,即受邊界層擴散時輸送速率的控制;而煤粉細度對分解爐內燃燒的影響就沒有在回轉窯內那樣敏感了。??

問題還要回到分解爐溫度與燃料燃燒的關系上來。由于回轉窯內燃料燃燒是受擴散控制的,增減10～20℃對于燃料的燃燒影響是甚微的。但在分解爐內則明顯不同。如有的分解爐容積偏小,煤粉燃燼時間不足,以至還原氣氛重,而降低分解爐的溫度,減少分解爐用煤量,以圖改變煤粉燃燒不完全、還原氣氛的問題,但往往是事與愿違。因在不減產量的情況下,分解爐用煤減少,分解爐溫度降低,煤的燃燒速度隨溫度降低而迅速下降,煤粉始終是燃燒不完全。適當增大分解爐的容積已成為一個發展動向。在分解爐偏小煤質差的情況下,可適當降產量,而不宜降低分解爐的溫度。??

2 分解爐溫度與燃料用量比例及三次風溫??

分解爐與窯頭燃料用量的比例對整個預分解窯系統的熱力分布有著重要影響,而分解爐的燃料用量又與分解爐溫度控制有關。以珠江水泥廠SLC窯為例,對此問題進行討論。??

下表是珠江水泥廠SLC窯在雙列運轉,熟料產量為3840～4160t/d,在一段期間內,分解爐喂煤量所占的比例、分解爐出口溫度B55T1、爐列出口廢氣溫度B50T1、窯列出口廢氣溫度A50T1、三次風溫B56T1、廢氣CO含量及煤耗的統計參數。

從表中可見,該預分解窯在一定的范圍內,分解爐的燃燒用量比例存在著一個最佳值。在該條件下,最佳值為約61.5%,此時其熱耗最低。大于或少于此值,熱耗均增加。也就是說,在一定產量范圍內的某窯,分解爐喂煤量既不是越高越好,也不是越低越好。分解爐喂煤的比例與熱耗的關系不是線性的,而是非線性的。有的統計得出兩者的關系是線性的結論,認為窯頭喂煤越多越好或分解爐喂煤越多越好,實際上是最佳值的某一側,從而產生分解爐用燃料比例與熱耗關系是線性關系的錯覺而已。??

為何對于某特定的預分解窯其燃料用量比例存在一個最佳范圍,高于或低于此最佳范圍熱耗會增加?盡管對于不同的預分解窯相應的最佳范圍是不同的,但都應有類似的關聯。??

當分解爐喂煤量比例增大,即窯頭喂煤減少。從表中可知,盡管窯列廢氣溫度A50T1有所降低,但爐列廢氣溫度B50T1都明顯增高,爐列的廢氣量比窯列的廢氣量大,即總的廢氣帶走的熱損失是增加的。另外,分解爐加過多的煤,使廢氣中CO含量增加。反之,當分解爐喂煤量比例過低,同樣也會使熱耗增加。窯頭燒過多的煤,窯列廢氣溫度A50T1明顯上升,廢氣中CO含量亦增加,導致熱耗增加。而且這樣做還會影響回轉窯耐火材料的壽命,影響安全運轉的時間。??

雖然許多預分解窯并非是雙系列的,但其本質是相同的。在一定的產量范圍內,分解爐與窯頭燃料用量比例都存在著一個最佳的范圍,在此范圍內就可為預分解窯的合理熱力分布提供好的基礎。分解爐燃料用量比例過高或過低都是不利的。??