[发明专利]一种水泥生料预热预分解装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水泥生料预热预分解装置及其使用方法。 

背景技术

在预热、预分解系统中，分解炉内主要发生燃料的燃烧和生料的分解这两个主要反应，燃料燃烧给生料分解提供了必须的热量。在同一分解炉内，两个反应过程能否在温度和时间两个坐标上顺利进行，取决于两个过程发生的先后顺序、总体热效应、交互叠加的影响程度等情况。在分解炉内发生的物理化学过程的时空中，对于特定的煤，如果煤粉的燃烧放热过程优先于生料的分解吸热过程，则反应能够顺利进行；如果煤的燃烧放热过程落后于生料分解的吸热过程，则由于生料的吸热使得环境温度很难保证煤粉继续燃烧的温度条件，从而造成熄火，必须采取一定的空间化学反应控位措施加以解决；如果燃料的放热过程与生料的分解吸热过程有交叉，则需考虑采取一些有效的措施消除两个化学反应过程的相互干扰，以保证两个主要反应过程的顺利进行。 

我国水泥工业用原料地域广阔，品质变化较大，各种煤的着火温度范围可由250～650℃，燃烬温度可由450～950℃，而生料的起始分解温度680～740℃（主要是MgCO₃的分解），终了分解温度为800～840℃，如图1所示，如此大的变化范围，将会导致炉内物理化学过程在空间位置上的漂移，这种物理化学过程的漂移将会给生产操作和控制带来许多难以解决的技术问题。尤其是近年随着能源价格的不断提升和紧张，新型干法窑水泥窑大量地尝试和应用了难燃的低热值和低挥发分煤，不可避免地给生产过程带来许多难于逾越的技术问题，如：煤粉着火困难、碳燃烧不尽、系统结皮堵塞、产品质量不高等系列问题。因此，如何在保证水泥产品质量的情况下，加大难燃无烟煤和劣质煤的应用，提高预热预分解系统的适应性，具有十分重要的经济效益和社会价值。目前解决燃用难燃无烟煤的主要措施有：1、脱开燃区和分解区，即增加预燃室来解决燃烧和分解过程的相互干扰问题；2、提高反应温度；3、强化难燃无烟煤加工细度；上述措施不仅使得系统设计变得复杂化，而且增加了系统阻损和设备投资。 

发明内容

本发明的目的是提供一种水泥生料预热预分解装置及其使用方法。 

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下： 

一种水泥生料预热预分解装置，包括分解炉、设在分解炉底部的烟室、连接管道和次末级旋风筒，分解炉包括筒体和设在筒体底部的锥部，锥部上设有三次风入口，还包括：从上到下依次设在筒体上的上原料入口和下原料入口，及从上到下依次设在锥部上的上燃料喷嘴、中燃料喷嘴和下燃料喷嘴；次末级旋风筒通过连接管道与上原料入口和下原料入口连通。 

采用上述装置，可根据所用燃料的特性来选择水泥生料从上原料入口或下原料入口或两者组合喂入分解炉，同时根据燃料的特性来确定喷煤的位置和燃烧的方式，并通过分料来控制燃烧区温度，以防止局部高温带来的结皮或低温造成的煤粉不完全燃烧。当使用燃烧速度慢的难燃无烟煤时，使用下燃料喷嘴，并适当减少下原料入口的生料量，以提高炉底部温度，实现煤粉快速燃烧；当使用燃烧速度快的烟煤时，使用上燃料喷嘴，并适当加大下原料入口的生料量，以保持炉温在一定的水平上，避免局部过热。此外，由于燃料喷嘴置于三次风和窑尾高温烟气的混合区，在强烈的旋风-喷腾作用下，煤粉能够均匀分散，并迅速燃烧。 

上燃料喷嘴、中燃料喷嘴和下燃料喷嘴有两组，对称设在三次风入口的两侧。上述设在三次风入口同一侧的上燃料喷嘴、中燃料喷嘴和下燃料喷嘴为一组。采用上述技术方案可提高装置的可控性，进一步促进燃料的充分燃烧，防止装置的结皮堵塞。 

同一组上燃料喷嘴、中燃料喷嘴和下燃料喷嘴的中心线采用中心切圆布置，切圆的直径为筒体直径的1/4～1/3，燃料喷入方向与三次风旋转同向。这样可更进一步促进燃料的充分燃烧。 

上原料入口和下原料入口有两组，对称设在筒体的两侧。上述设在筒体同一侧的上原料入口和下原料入口为一组。采用上述技术方案可提高装置的可控性，进一步促进生料的分解，有利于能量的充分利用。 

上原料入口和下原料入口之间的距离与筒体直径的比值为0.7～1.1，上原料入口和下原料入口与筒体之间的夹角均为30～60°可调，下原料入口与筒体底部的的距离为500～1500mm。这样可进一步保证生料分解和燃料燃烧的顺利进行，从而在保证水泥产品质量的情况下，加大了难燃无烟煤和劣质煤的应用，提高了预热预分解系统的适应性。