一种喷旋叠加多点来料再循环型分解炉的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于水泥热工设备技术领域，特别是涉及一种喷旋叠加多点来料再循 环型分解炉。
【背景技术】
[0002] 目前新型干法水泥发展迅速，对能源的消耗和依赖依然强劲，采用价格低廉的低 质烟煤作为水泥熟料煅烧用燃料势在必行，在无烟煤资源丰富的地区，采用无烟煤作为水 泥煅烧的燃料也在进行中。因此，有必要对低质烟煤以及无烟煤的燃烧特性进行研究，在此 基础上开发出性能优良的预热预分解系统，适应低质烟煤和无烟煤的煅烧要求。
[0003] 新型干法水泥生产中原燃料的有害成分会造成分解炉内结皮等危害，造成熟料产 质量和系统运转率的降低，甚至可能造成安全事故。预热预分解系统是新型干法水泥熟料 生产的核心装备，预热预分解系统的核心设备是分解炉。自上世纪70年代问世以来，分解 炉虽已得到了迅速发展，但如何在分解炉中合理布局和匹配风、煤、料，使燃料在生料浓度 很高的分解炉内稳定、完全燃烧，使炉内温度场均匀，不产生局部高温，并在很短时间内完 成生料碳酸钙分解，并且操作弹性大，对不同煤质的适应性强等等，仍然是困扰行业的问 题。
[0004] 另外，在高海拔地区，大气压力低对水泥生产系统尤其是热工系统的影响较大，例 如，燃料燃烧特性变化很大，对料悬浮、热交换、气力输送、物料烘干等的影响很大，对预热 器系统的隔热保温以及回转窑表面的散热也有很大的影响。
[0005] 因此，目前国内外实际生产应用的主流预热预分解系统与高海拔条件下的自然环 境、原燃料的适应性还有待进一步的提高，操作弹性比较小，生料换热效果不尽理想，入窑 生料分解率一般在90 %左右，系统能耗也比较高。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型提出了一种喷旋叠加多点来料再循环型分解炉，该分解炉使用低质煤 或无烟煤作为燃料，通过本实用新型的技术方案，能够使得燃料在分解炉内的完全燃烧，不 产生局部高温，保证分解炉安全运行。进一步地，本实用新型强化了生料在分解炉内的有效 换热，提高了碳酸盐的分解率。更进一步地，本实用新型消除了由于原料挥发性组分偏高造 成的系统结皮的问题。此外，本实用新型还解决了分解炉在不同海拔高条件下对自然环境 的适应性问题。另外，本实用新型降低出炉NOx的起始浓度。
[0007] 本实用新型提出的一种喷旋叠加多点来料再循环型分解炉，包括分解炉主体、鹅 颈管和物料分离及循环装置，其中，分解炉主体、鹅颈管和物料分离及循环装置依次连接， 来自回转窑的烟气经窑尾烟室后进入分解炉主体，再经鹅颈管进入C n旋风筒；
[0008] Cn i旋风筒下料口中的全部物料、C N 2旋风筒下料口中的部分物料以及物料分离及 循环装置中的物料作为物料来源，进入分解炉主体内，该分解炉主体在这些物料进入到炉 内的位置处的上下方分别设置缩口，并在物料进入到炉内的位置处沿烟气行进方向的前端 设置以切线方向进入分解炉的三次风入口和煤粉入口；
[0009] 分解炉主体内的物料沿烟气方向进入鹅颈管，鹅颈管中的部分物料借助在烟气中 运动的惯性和离心力进入物料分离及循环装置，进入物料分离及循环装置的该部分物料即 为所述的物料分离及循环装置中的物料，其余物料随烟气进入C n旋风筒；
[0010] 这里的N表示旋风筒的级数，各旋风筒自上而下排列，最低一级旋风筒用Cn旋风 筒表示，倒数第二级旋风筒用C n i旋风筒表示，倒数第三级旋风筒用C N 2旋风筒表示，以此 类推。
[0011] 进一步地，该分解炉主体包括三次风入口、窑尾缩口、煤粉锥体入口、分解炉下锥 体、C n i下部进料口、煤粉柱体入口、炉中部下缩口、Cni中部进料口、C N 2中部进料口和炉中 部上缩口；
[0012] 炉中部下缩口和炉中部上缩口分别设置在分解炉主体中部的下端和上端；
[0013] 分解炉下锥体位于分解炉主体下部，物料分离及循环装置中的物料进入分解炉下 锥体的上部；
[0014] 三次风沿向下倾斜设置的三次风入口从分解炉下锥体的上端以切线方式进入分 解炉主体内部，在炉内旋回前进，呈旋风效应；
[0015] 分解炉的窑尾缩口位于分解炉下锥体的下端，并向下与该窑尾烟室连接；
[0016] 煤粉锥体入口位于分解炉下锥体上，煤粉柱体入口位于分解炉下锥体和炉中部下 缩口之间的分解炉柱体上；煤粉分别从煤粉锥体入口和煤粉柱体入口喷入，每个入口的两 个喷煤管以非对称方式沿着某一直径的圆周方向切向喷入，形成旋风效应；
[0017] Cn i下部进料口位于分解炉下锥体上方并靠近分解炉下锥体，Cn i中部进料口位于 炉中部下缩口上方并靠近炉中部下缩口；来自Cn i旋风筒的物料全部从Cn i下部进料口进 入分解炉下锥体上方；或者一部分从Cn i中部进料口进入分解炉中部下缩口上方，另一部 分从Cn i下部进料口进入分解炉下锥体上方；
[0018] Cn2中部进料口位于炉中部下缩口上方并靠近炉中部下缩口，来自Cn2旋风筒的物 料从C n 2中部进料口进入分解炉中部下缩口上方。
[0019] 更进一步地，该鹅颈管包括鹅颈管氨水喷口、防堵式180°弯头、风管和变径弯头； 其中，
[0020] 鹅颈管氨水喷口位于鹅颈管上行管上；
[0021] 该鹅颈管借助防堵式180°弯头与分解炉主体上部连接，借助风管与Cn旋风筒连 接；
[0022] 变径弯头与Cn旋风筒水平连接。
[0023] 此外，所述防堵式180°弯头用蜗旋式管道转弯装置代替。
[0024] 再者，物料分离及循环装置包括集料锥体、锁风阀和管道；其中，
[0025] 鹅颈管中的物料分别进入Cn旋风筒与集料锥体，进入集料锥体的物料通过锁风 阀、管道送入分解炉下锥体的上部。
[0026] 优选地，三次风入口的倾斜角度为10°~15°。
[0027] 另外，Cn 2旋风筒的下方设置分料阀，用于调节C N 2旋风筒下料口中进入分解炉主 体的物料的比例。
[0028] 此外，Cn i旋风筒的下方设置分料阀，用于调节进入Cn i下部进料口和Cn i中部进 料口的物料的比例。
[0029] 另外，分解炉中部上缩口的上部设置炉主体氨水喷口，和/或在鹅颈管上行管部 位设置鹅颈管氨水喷口。
[0030] 本实用新型的有益效果：
[0031] 1.本实用新型的分解炉主体在结构设置上具有独特优势。燃烧效率主要取决于燃 烧装置、燃料自身的特性和自然环境等因素，而分解炉承担燃料燃烧和生料分解的关键任 务。本实用新型分解炉主体通过三个烟气缩口、三个来料源以及一个三次风和两个煤粉的 组成的三个切向旋风的设置，料粉、烟气和煤粉在炉内形成三次喷腾效应和三个旋风效应， 以及喷腾和旋风的叠加效应，使炉内气流中的料粉浓度大大高于进口或出口浓度，提高炉 内料气比，大大延长了料粉和煤粉在炉内的停留时间，进而提高了换热效率，提高了煤粉的 燃烬率。另外，分解炉为细长形状，由于煤粉燃烧的原因，上部烟气量较大，气流较快，有利 于烟气与物料的混合和煤粉的完全燃烧；下部气流较慢，较大颗粒的生料可在炉的下部再 循环，有利于物料的分解。
[0032] 2.本实用新型对分解炉窑尾缩口和鹅颈管顶部弯头进行结构改良，有效防止了高 温物料在关键部位的堆积、堵塞和结皮，保证了分解炉的稳定运行，提高了运转率。
[0033] 3.本实用新型采用不同于现有技术的来料路径，将倒数第三级旋风筒出口的一部 分生料（0~50%可调）从分解炉中部送入，首先，利用高温烟气和物料的大温差增加生料 的换热量，有效提高换热效率；其次，防止了由于使用低质烟煤或无烟煤时燃烧区后移造成 的分解炉中部局部高温和结皮等问题的出现，确保分解炉的运行安全，为分解炉使用低质 烟煤或无烟煤提供了必要的技术保障；另外，降低分解炉出口温度，防止了分解炉与最低一 级旋风筒出口温度倒挂的现象，降低了最低一级旋风筒高温堵塞的几率。
[0034] 4.本实用新型的物料分离及循环装置在直接提高炉内固气比的同时，强化了换热 效率，既是对分解炉容积的有效补充，也为有效发挥分解炉的功能起到了重要的把关作用。 在分解炉烟气进入最低一级旋风筒之前，利用物料在烟气中运动的惯性和离心力，将烟气 中的高温物料分离出一部分（约25 %~30 % )，经收集后送入分解炉内再循环，使未分解的 生料和未燃净的煤粉在分解炉内进一步换热和燃烧，在直接提高炉内固气比的同时，最大 限度地提高了生料分解率和煤粉的燃烬率，稳定了烧成系统的热工制度，降低了回转窑的 热负荷，提高了熟料产质量。同时，消除了高温物料在变径弯头底部的堆积、堵塞和结皮造 成的通风不畅和系统不稳定等问题，提高了系统的运转率，降低了生产成本。
[0035] 5.本实用新型采用阶段燃烧和优化燃烧制度的低氮燃烧技术，还原了出窑烟气中 的部分NO x，抑制了分解炉内NOx的产生，有效降低了废气中NO ,的浓度。
[0036] 通过以上技术手段，使分解炉在容积相同的情况下，提高了炉内固气比，强化了生 料的换热，大大延长了物料在炉内停留时间，保证了低质烟煤和无烟煤在炉内的充分燃烧， 使分解炉对高海拔自然环境和原燃材料变化的适应性增强，热工制度稳定，操作弹性增大。 其效