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五大热工设备介绍

2020-03-19 02:40热工 人已围观

简介五大热工设备介绍_机械/仪表_工程科技_专业资料。五大热工设备介绍 一、 预热器: 预热器主要功能是充分利用回转窑和分解炉排出的废 气余热加热生料,使生料预热及部分硅酸盐分...

  五大热工设备介绍_机械/仪表_工程科技_专业资料。五大热工设备介绍 一、 预热器: 预热器主要功能是充分利用回转窑和分解炉排出的废 气余热加热生料,使生料预热及部分硅酸盐分解,最大限度 提高气固间的预热效率,实现整个煅烧系统的优质、高产、 低消耗。它

  五大热工设备介绍 一、 预热器: 预热器主要功能是充分利用回转窑和分解炉排出的废 气余热加热生料,使生料预热及部分硅酸盐分解,最大限度 提高气固间的预热效率,实现整个煅烧系统的优质、高产、 低消耗。它必须具备气固分散均匀、换热迅速和高效分离三 个功能,在旋风预热器中,物料与气流之间的热交换主要在 各级旋风筒之间的连接管道中进行,因此对旋风筒本身的设 计,主要考虑了如何获得较高的分离效率和较低的压力损 失,旋风筒的主要任务在于气固分离。来自上一级旋风筒收 集下来的物料经喂料管落入散料板上冲散折回进入下一级 旋风筒的排气管道中均匀冲散悬浮,并随上升气流进入旋风 筒进行气固分离,气流由上而下做旋风运动,最后从锥部随 排风机给予的动能沿旋风筒的中心垂直往上运动,此时,固 体的物料沿筒壁落下进入下料溜管,排出的是相对干净的废 气。旋风筒的收尘效率及阻力与旋风筒内的风速密切相关, 旋 风 筒 截 面 风 速 一 般 控 制 在 5 — 6m/s , 进 风 口 风 速 在 15-18m/s,出口风速控制在 11-14m/s,若过高,引起系统阻 力较大,过低不利于旋风筒收尘。 预热器主要部位工艺操作参数如下图(以天津院 TDF 预 热器为例) : 预 热器工 作原理 如 图: 下 二、分解炉: 分解炉是在预热器和回转窑之间增设的一个装臵,燃煤 喂入分解炉燃烧放出的热量与进入炉内的生料碳酸盐的分 解和吸热过程同时在浮状态下进行,使得入窑碳酸盐分解率 提高到 90%以上。原来在窑内进行的分解反应移至分解炉内 来,燃料大部分从分解炉内加入,减轻了窑内热负荷,延长 了衬料的寿命有利于生产大型化,由于燃料与生料粉混合均 匀,燃料燃烧热及时传递给物料,使燃烧、换热及碳酸盐分 解过程都得到优化,因而具有优质、高效、低耗等一系列优 良性能特点,它主要作用是燃料的燃烧、换热和碳酸盐的分 解。在分解炉内,生料及燃料分别依靠“涡旋效应” 、 “喷腾 效应” 、 “悬浮效应”和“流化态效应”分散于气流之中。由 于物料之间在炉内流场中产生相对运动,从而达到高度分 散、均匀混合和分布、迅速换热、延长物料在炉内的滞留时 间,达到提高燃烧效率、换热效率和入窑物料碳酸盐分解率 的目的。在分解炉内主要存在碳酸钙分解和燃料燃烧两种反 应。在连续稳定的状态下,二者进行的吸热和放热的速率是 平衡的。碳酸钙分解从 600~700℃时开始,800℃时分解速度 明显加快,900℃时分解反应迅速。但就燃料燃烧反应而言, 其在前期燃烧迅速, 放热较快。 随着气体中氧含量迅速降低, 其后期的燃烧速度明显下降,较难燃烬。这就表明在分解炉 内,对于碳酸钙分解进程来说,其前期主要受控于碳酸钙分 解速度,而后期主要受控于燃料燃烧速度。但在分解炉内, 燃料的着火和初期燃烧均进行较快,物料在悬浮态下被迅速 加热,体系快速升温,分解炉在绝大部分时间内都处于相对 稳定平衡状态。因此,基本上可以认为分解炉内的分解过程 主要受控于燃料燃烧速度。分解炉结构如下图(以 DD 炉为 例) : 按内部作用原理,DD 分解炉可分 4 个区。 1、还原区(Ⅰ区)包括咽喉部分和最下部锥体部分。咽 喉部分是 DD 分解炉的底部,直接座在窑尾烟室之上,窑烟 气通过咽喉直吹向上,使生料喷腾进入炉内。 2、燃料裂解和燃烧区(Ⅱ区)中部偏下区。从冷却机来 的高温三次风,有两个对称风管喷入炉内(Ⅱ区) ,每根风 管的风量由装在风管上的流量控制阀控制,总风量根据 DD 分解炉系统操作情况有主控阀控制。两个主要燃料喷嘴,装 在三次风进口的顶部。燃料喷入Ⅱ区富氧区立即在炉内湍流 中裂解和燃烧。产生的热量迅速传给生料,气料进行高效热 交换生料迅速分解。 3、主要燃烧区( Ⅲ区)在中部偏上到缩口,主要是燃 烧燃料和把产生的热量传给生料,生料吸热分解,使炉温保 持在 850~900℃,生料和燃料混合、分布均匀,没有明亮火 焰的过热点,区内温度较低,且分布均匀。 4、全燃烧区( Ⅳ区)炉顶部圆筒体,主要作用是使未 燃烧的 10%左右的燃料继续燃烧,并促进生料分解。气体 和 生料通过Ⅲ区和Ⅳ区间缩口向上喷腾直接冲击倒炉顶棚,翻 转向下到出口, 使气料搅拌和混合, 达到完全燃烧和热交换。 三、回转窑; 窑尾预分解系统基本完成了物料的干燥、预热及碳酸盐 分解等功能,物料的放热反应、烧成及冷却是在回转窑中完 成,因此回转窑的主要功能有以下四个方面: 1、燃料燃烧功能。它具有广阔的空间和热力场,可以供 应足够的空气,装设优良的燃烧装臵,保证燃料充分燃烧, 为熟料煅烧提供必要的热量; 2、热交换功能。它具有比较均匀的温度场,可以满足水 泥熟料形成过程各个阶段的换热要求; 3、化学反应功能。随着水泥熟料矿物形成不同阶段的不 同需要,它既可分阶段地满足不同矿物形成对热量、温度的 要求,又可以满足它们对时间的要求; 4、物料输送功能。由于具有一定的斜度和转速,它能将 物料扬起后再落下,形成位移,从而使物料从窑尾向窑头运 动; 回转窑基本数据对比表 南京院 设计能力(t/d) 规格(m) 窑内风速(m/s) 窑断面热负荷(KJ/m2.h) 窑单位容积产量(kg/m3.h) 窑单位容积热力强度 筒体内容积( m3) (KJ/m3.h) 5000 φ4.8×74 7.38 1.76×107 193.87 14346.0 1339 天津院 5000 φ4.8×72 8.526 1.59×107 193.8 13701.3 1302.9 成都院 5000 φ4.8×74 6.05 1.42×107 195.62 14082.8 1339 平均有效内径(m) 有效长度(m) 有效内表面积(m2) 有效内容积(m3) 斜度(%) (主传)转速(r/min) (主电机)电机功率(Kw) 4.36 74 1000 1074.6 4 0.35~4 630 4.4 72 986.2 1075 3.5 0.396~3.96 630 4.34 72 982 1065 3.5 0.35~4 630 四、冷却机; 1、冷却机的功能与作用: 1)作为工艺设备,它承担着对高温熟料的骤冷任务。骤 冷可阻止熟料矿物晶体长大,特别是阻止 C3S 晶体长大,有 利于强度与易磨性的改善,同时,骤冷可使液相凝固成玻璃 体,使 MgO 及 C2A 大部分固定在玻璃体内,有利于熟料的安 定性的改善及抗化学侵蚀性能。 2)作为热工设备,在对熟料骤冷的同时,承担着对入窑 二次风及入炉三次风的加热升温任务。尽可能的提高二、三 次风温度。不仅可以回收热量,并且对燃料的助燃和燃尽以 及全窑系统的热力分布有好的作用。 3)作为热回收装备,它承担着对出窑熟料携出的大量热 焓的回收任务。回收的热量以高温热随二、三次风进入窑、 炉之内,有利于降低系统煅烧热耗;以低温热能亦有利于余 热发电。 4)作为熟料输送设备,它承担着对高温熟料的输送任务, 对高温熟料进行冷却有利于熟料输送和贮存。 2、第三代篦冷机的特点 1)篦冷机入口端采用阻力篦板及充气梁结构篦床和窄 宽度布臵方式,增加篦板阻力在篦板加料层总阻力中的比 例,力求消除预分解窑熟料颗粒变细及分布不均等因素对气 流均匀分布的影响。 2)发挥脉冲高速气流对熟料料层的骤冷作用,以少量 冷却风量回收炽热熟料的热焓,提高二、三次风温。 3)由于脉冲供风,使细粒熟料不被高速气流携带,同 时由于细粒熟料扰动,增加气料之间换热速度。 4)高压空气通过空气梁特别是篦冷机热端前数排空气 梁向篦板下部供风,增强对熟料均布、冷却和对篦板的冷却 作用,消灭“红河” ,保护篦板。 5)设有对一段篦床一、二室各行篦板风量、风压及脉冲 供风的自控调节系统,或各块篦板的人工调节阀门,以便根 据需要调节。同时,一段篦速与篦下压力自动调节,保持料 层设定厚度,其他段篦床与一段篦床同步调节。 3、冷却机的性能评价指标 1)热效率高,即从出窑熟料中回收并用于熟料煅烧过程 的热量与出窑熟料带入冷却机的热量之比大; 2)冷却效率高,即出窑熟料被回收的总热量与出窑熟料 带入冷却机的热量之比值大; 3)空气升温效率,即鼓入各室的冷却空气与离开熟料层 空气温度的升高值同该室区熟料平均温度之比值大; 4)进入冷却机的熟料温度与离开冷却机的入窑二次风及 去分解炉的三次风温度之间的差值小。 5)离开冷却机的熟料温度低。 6)冷却机及其附属设备电耗低。 7)投资少,电耗低,磨耗小,运转率高等。 4、5000t/d 生产线所用篦冷机比较 对比内容 型号 TYPE 设计产量 t/d 篦床有效面积 2 m 冷却负荷 t/ (d. 2 m) 传动篦床段数 篦床斜度 成都院 LBTF 篦式冷 却机 5000~6000 133.2 41.5~45.8 3 天津院 TC-12102 篦式 冷却机 5000~6000 119.3 41.5~45.9 南京院 NC42340 篦式 冷却机 5000~6000 133.2 41.3~45.3 传动形式 传动功率 kW 篦床行程 mm 篦床运行次数 4-25 次/min 入料温度℃ 1400 出料温度℃ 65+环境温度 热回收率% 73-76 冷 却 风 用 量 <2.0 3 Nm /kg.cl 破碎机形式 尾部锤式破 3 3段 第 1、2 段篦床 第 1、2 段篦床 3 段篦床均倾 倾斜 3°,第 3 倾斜 3°,第 3 斜 3° 段篦床水平 段篦床水平 液压传动 液压传动 液压传动 225 225 225 130 130 130 4-25 1400 65+环境温度 73-76 <2.0 尾部锤式破碎 4-25 1400 65+环境温度 72-75 <2.0 尾部锤式破碎 碎机 机 机 90 (90%)≤25 4.2×34 宽而短 高温段充气梁 供风, 中低温段 为风室供风 9 17 破碎机功率 kW 90 90 出料粒度 mm (90%) ≤25 (90%)≤25 篦床的宽×长 m 3.6×37.95 3.6×33.66 篦床的外观特 窄而长 窄而长 征 篦床的供风形 式 风室熟量(个) 风机台数(台) 五、窑头燃烧器; 1、燃烧器燃烧原理(如下图) : 脉冲供风 9 17 直接供风 9 15 2、燃烧器位臵合理性的意义 燃烧器的位臵相对于新型预分解窑来说在线运行时是很 少大幅度调整的,一般都是在检修结束前一次性调整确认到 位,燃烧器位臵,尤其上、下、左、右位臵对窑工况的影响 特别大。燃烧器太偏下,火焰不顺,易烧损窑皮和耐火材料, 并且导致急烧和不完全燃烧, 产生黄心料和熟料 f-CaO 跑点, 甚至造成结皮加剧易发生预热器堵塞事故,由于煤粉燃烧不 完全,产生 CO,形成还原气氛,使熟料中三价铁,还原成二 价铁,而产生黄心料,且还原气氛下生成的铁铝酸四钙量减 少, 总液相量减少, 不利于 f-CaO 吸收反应的进行, 易使 f-CaO 偏高,同时还原气氛是造成新型干法窑预分解系统粘结堵塞 的关键因素;燃烧器太偏上,火焰烧得较远,结长厚窑皮, 窑尾烟室和末级下料溜子易结皮堵塞,并且窑高温带后移, 易使料子发粘,在入窑生料饱和比较低和煤粉灰粉大时影响 加剧;燃烧器太靠近物料层,一部分燃料就会卷入物料内, 不仅增加热耗而且还会导致结圈和 f-CaO 量偏高;燃烧器离 物料层太远而靠近窑衬,火焰会冲刷窑皮和窑衬,降低窑衬 使用寿命。 3、燃烧器位臵确定方式: 燃烧器中心在窑头罩上的坐标位臵是它的基础位臵,在 确定燃烧器与窑的相对位臵前,应先确定燃烧器端面在窑口 的坐标位臵,然后通过打“光点”确定燃烧器中心与窑的交 点及其与窑中心的坐标。理论和实践均证明,燃烧器中心在 窑横截面上的位臵是位于面对窑口的左下方,即第四象限 (窑顺时针旋转) , 稍偏窑中心下和稍靠近物料层 (如下图) 。 4、新型四通道燃烧器主要特点: (1)一次风比例低,仅为 5%-7%,节能降耗显著,与传统燃 烧器相比节煤 10%以上; (2)喷头部分采用耐高温、抗高温氧化的特殊耐热钢铸件 机加工制成,提高了头部的抗高温变形能力; (3)火焰形状规整适宜,活泼有力温度高,窑内温度分布 合理; (4)热力集中稳定,卷吸二次风能力强,提高冷却机热效 率; (5)火焰调节灵活,简单方便,可调范围大,可达 1: 10; (6)热工制度合理,可提高台时产量 5%-10%,水泥熟料早 期强度提高 3-5Mpa; (7)低 NOx 排放量,降幅达 20%-30%; (8)使用寿命长,对煤质适应性强,可烧劣质煤、低挥发 分煤、 无烟煤和烟煤; (9)适用范围广,可用于各种窑型的回转窑。

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