本次主要就预分解窑与传统回转窑的区别和特点，中控操作原理及各种工艺参数的控制，预分解窑常见故障的处理等方面与大家进行交流和**。
一、预分解窑与传统回转窑的区别，中控操作原理及各种工艺参数的控制范围，如何做到精细化操作等。
预分解窑的特点是在悬浮预热器与回转窑之间增设一个分解炉或利用窑尾上升烟道，原有预热器装设燃料喷入装置，使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在其中以悬浮态或流化态下极其迅速地进行，从而使入窑生料的分解率从悬浮预热窑的30%左右提高到85%～95%。这样，不仅可以减轻窑内煅烧带的热负荷，有利于缩小窑的规格及生产大型化，并且可以节约单位建设投资，延长衬料寿命，有利于减少大气污染。预分解窑是在悬浮预热器窑基础上发展起来的，是悬浮预热窑发展的更高阶段，是继悬浮预热窑发明后的又一次重大技术创新。
1悬浮预热技术。
悬浮预热技术是指低温粉状物料均匀分散在高温气流之中，在悬浮状态下进行热交换，使物料得到迅速加热升温的技术。
1.1悬浮预热技术的优越性
悬浮预热技术的突破，从根本上改变了物料预热过程的传热状态，将窑内物料堆积态的预热和分解过程，分别移到悬浮预热器和分解炉内在悬浮状态下进行。由于物料悬浮在热气流中，与气流的接触面积大幅度增加，因此传热速度极快，传热效率很高。同时，生料粉与燃料在悬浮态下均匀混合，燃料燃烧产生的热及时传给物料，使之迅速分解。
所以，由于传热、传质迅速，大幅度提高了生产效率和热效率。
1.2 悬浮预热器的构成及功能。
目前在预分解窑系统中使用的悬浮预热器主要是旋风预热器，构成旋风预热器的热交换单元主要是旋风筒及各级旋风筒之间的连接管道(换热管道)，图6-3。
悬浮预热器必须具备使气、固两相能充分分散均布、迅速换热、高效分离三个功能。
1.3 旋风预热器是主要的预热设备。
旋风预热器是由旋风筒和连接管道组成的热交换器。现在一般为五级预热器，也有六级预热器。换热管道是旋风预热器系统中的重要装备，它不但承担着上下两级旋风筒间的连接和气固流的输送任务，同时承担着物料分散、均布、锁风和气、固两相间的换热任务，所以，换热管道除管道本身外还装设有下料管、撒料器、锁风阀等装备，它们同旋风筒一起组合成一个换热单元。
一次换热是达不到充分**废气余热的目的，必需进行多次换热，即预热器要多级串联。
旋风筒的作用主要是气固分离，传热只占6%～12.5%。气固间的热交换80％以上是在入口管道内进行的，热交换方式以对流换热为主。
当dp=100m时换热时间只需0.02～0.04s，相应换热距离仅0.
2～0.4m。因此，气固之间的换热主要在进口管道内瞬间完成的，即粉料在转向被加速的起始区段内完成换热。
最高一级旋风筒的分离效率决定着预热器系统的粉尘排出量，提高它的分离效率是降低外部循环的有效措施，因此一级旋风筒一般为并联的双旋风筒。
由于在换热管道中，生料尘粒与热气流之间的温差及相对速度都较大，生料粉被气流吹起悬浮，热交换剧烈，因此从理论计算及实践均证明，生料与气流的热交换主要(约80％以上)在连接管道内进行。
各种类型的旋风预热器的换热管道风速，一般选用12～18m/s。
为了使生料能够充分的分散悬浮于管道内的气流中，加速气固之间的传热。必须采取以下措施：
1) 在生料进入每级预热器的上升管道处，管道内应有物料分散装置，一般采用板式撒料器（如图6-4所示）和箱式撒料器。撒料装置的作用在于防止下料管下行物料进入换热管道时的向下冲料，并促使下冲物料冲至下料板后飞溅、分散。装置虽小，但作用极大。
2) 选择生料进入管道的合适方位，使生料逆气流方向进入管道，以提高气固相的相对速度和生料在管道内停留时间。
3) 两级旋风筒之间的管道必须有足够的长度，以保证生料悬浮起来，并在管道内有足够的停留运行距离，充分发挥管道传热的优势。
4) 旋风筒下料管道上设有锁风翻板排灰阀，要求结构合理、轻便灵活不漏风，生料能连续卸出，有料封作用。锁风翻板排灰阀(简称锁风阀)是预热器系统的重要附属设备。
它装设于上级旋风筒下料管与下级旋风筒出口的换热管道入料口之间的适当部位。其作用在于保持下料管经常处于密封状态，既保持下料均匀畅通，又能密封物料不能填充的下料管空间，最大限度地防止由于上级旋风筒与下级旋风筒出口换热管道间由于压差容易产生的气流短路、漏风，做到换热管道中的气流及下料管中的物料“气走气路、料走料路”，各行其路。这样，既有利于防止换热管道中的热气流经下料管上窜至上级旋风筒下料口，引起已经收集的物料再次飞扬，降低分离效率；又能防止换热管道中的热气流未经同物料换热，而经由上级旋风筒底部窜入旋风筒内，造成不必要的热损失。
2 预分解技术。
预分解(或称窑外分解)技术是指将已经过悬浮预热后的水泥生料，在达到分解温度前，进入到分解炉内与进入炉内的燃料混合，在悬浮状态下迅速吸收燃料燃烧热，使生料中的碳酸钙迅速分解成氧化钙的技术。预分解技术发明后，熟料煅烧所需的60%左右的燃料转移到分解炉内，并将其燃烧热迅速应用于碳酸盐分解进程，这样不仅减少了窑内燃烧带的热负荷，并且入窑生料的碳酸盐分解率达到85%～95%左右，从而大幅度提高了窑系统的生产效率。
2.1 分解炉的作用。
分解炉的作用是完成燃料的燃烧、换热和碳酸盐分解。由于生料与燃料在炉内充分分散混合和均布，使得燃料能在炉内迅速完全燃烧，并把燃烧热及时传递给物料，生料中的碳酸盐组分能迅速吸热、分解，放出的二氧化碳能及时排除。所有这些要求，取决于炉内气、固流动方式，即炉内流场的合理组织。
分解炉内气流运动的基本形式有旋涡式、喷腾式、悬浮式及流化床式。在这四种形式的分解炉内，生料及燃料分别依靠“涡旋效应”、“喷腾效应”、“悬浮效应”和“流态化效应”分散于气流中。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。
新型分解炉大都趋向于采用以上各种效应的“综合效应”，以进一步完善性能、提高效率。其发展主要有以下几个方面。
适当扩大炉容，延长气流在炉内的滞留时间。
②改进炉的结构，使炉内具有合理的三维流场；力求提高炉内气、固滞留时间比，延长物料在炉内的滞留时间。
保证向炉内均匀喂料，并做到物料入炉后，尽快分散、均布。
④改进燃烧器形式与结构，合理布置，使燃料入炉后尽快点燃。
⑤下料、下煤点及三次风之间布局的合理匹配，以有利于燃料**、燃烧和碳酸盐分解。
⑥根据需要，选择分解炉在预分解窑系统的最优部位、布置和流程，有利于分解炉功能的充分发挥，提高全系统功效，降低nox，so3等有害成分排放量，确保环保达标。
2.2影响分解炉内分解速度的因素。
由于炉内分解过程为化学动力学控制过程，因此，影响分解速度的主要因素如下。
①分解温度：温度越高，分解越快。
②炉气中co2浓度：浓度越低，分解越快。
③料粉的物理、化学性质，结构致密，结晶粗大的石灰石分解速度较慢。
④影响分解所需时间的因素还有料粉粒径，粒径越大，时间越长。
⑤生料的悬浮分散程度：悬浮分散性差，相当于加大了颗粒尺寸，改变了分解过程性质，降低了分解速度。
分解炉中料粉的分解时间
①在一般分解炉中，当分解温度为820～900℃时，料粉分解率为85％～95％，需要分解时间平均为4～10s，而不是有的人认为的1～2.5s(气流通过时间)。
②影响料粉分解时间的主要因素有分解温度、炉气中co2浓度、料粉品质、颗粒尺寸及颗粒组成。
表3-2分解温度、co2浓度、分解率与分解时间的关系。
表中的分解率是指物料实际分解率，而生产中常用表观分解率(包括c3筒内及窑内料粉循环的分解部分)，由于c3中及循环分解的多为细颗粒，它们对颗粒群平均分解率影响不大。
因此，一般生产中对出炉料粉分解率的要求以85％～95％为宜，要求过高，在炉内停留时间就要延长很多，炉的容积就大；分解率越高时，分解速率越慢，吸热越少，容易使物料过热，炉气超温，从而引起结皮、堵塞等故障。而少量粗粒中心未分解的料粉，到回转窑中进一步加热时，它有足够的分解时间，且分解热量不多。如果对分解率要求过低，例如80％以下，也是不合适的。
因较低的分解率(80％)在分解炉内只需特征粒径分解时间的0.4倍左右，是比较容易获得的。而如果分解率低的生料入窑，窑外分解的优越性就得不到充分发挥。
2.3分解炉的热工性能。
分解炉生产工艺对热工条件的要求如下。
①炉内气流温度不宜超过950℃，以防系统产生结皮、堵塞。
②燃烧速度要快，以保证供给碳酸盐分解所需要的大量的热量。
保持窑炉系统较高的热效率和生产效率。
2.4分解炉内燃料的燃烧。
无焰燃烧与辉焰燃烧。
当煤粉进入分解炉后，悬游于气流中，经预热、分解、燃烧发出光和热，形成一个个小火星，无数的煤粉颗粒便形成无数的迅速燃烧的小火焰。这些小火焰浮游布满炉内，从整体看，看不见一定轮廓的有形火焰。所以分解炉中煤粉的燃烧并非一般意义的无焰燃烧，而是充满全炉的无数小火焰组成的燃烧反应。
有人把分解炉内的燃烧称为辉焰燃烧，这主要指分解炉内将料粉或煤粉均匀分散于高温气流中，使粉料颗粒受热达一定温度后，固体颗粒发出光、热辐射而呈辉焰。但并不能看到有形的火焰而只见满炉发光。分解炉内无焰燃烧的优点是燃料均匀分散，能充分利用燃烧空间，不易形成局部高温。
燃烧速度较快，发热能力较强。
由于分解炉内的煤粉为无焰燃烧，不会形成高温集中的“火焰”，因而煤只能靠迅速分散与炉内气流密切接触，得到所需的氧气和着火的温度，才能较好地着火和燃烧。因此煤粉分散性不好或在炉内分布不均是导致煤不能着火或仅部分着火的主要因素。
2.5 分解炉内的温度分布。
煤粉喷燃温度可达1500～1800℃左右，分解炉内气流温度之所以能保持在800～900℃之间，主要是因为燃料与物料混合悬浮在一起， 燃料燃烧放出的热量，立即被料粉分解所吸收，当燃烧快，放热快时，分解也快；相反，燃烧慢，分解也慢。所以分解反应抑制了燃烧温度的提高，而将炉内温度限制在略高于caco3平衡分解温度20～50℃的范围。
图3—43所示为分解炉内的等温曲线。由图可得以下结论。
①分解炉的轴向及平面温度都比较均匀。
②炉内纵向温度由下而上逐渐升高，但变化幅度不大。
③炉的中心温度较高，边缘温度较低。主要是炉壁散热、中心料粉稀、边缘浓所致。
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