窑外分解技术

窑外分解技术，将水泥生料粉的预热和绝大部分碳酸钙的分解过程置于窑外的预热器和分解炉中进行，是20世纪70年代初发展起来的，是对于干法回转窑煅烧水泥熟料的一项重大技术革新。

窑外分解技术简介自1971年底在日本第一次投入大规模工业生产以来，这项技术在世界上迅速得到推广。在1976～1981年的五年间,71个国家共新建296台大型回转窑中，采用窑外分解技术的有42台。到1984年世界上已投产或正在建设的采用窑外分解技术的回转窑约在 150台以上，年生产能力超过100Mt。
所开发的各类分解炉的共同特点是燃料与生料粉都是以悬浮状态存在，使燃烧与换热同时进行。由于气固相之间的接触表面较之在回转窑内要增大上千倍，因而分解炉内燃烧、换热和反应均在高效率下完成。分解炉的结构形式很多，但还没有统一的分类方法。已使用的类型有旋流式、喷腾式、悬浮式以及沸腾式等。
带有悬浮预热器的回转窑称悬浮预热器窑，简称SP窑。带有悬浮预热器和分解炉的回转窑煅烧系统，是在悬浮预热器窑的基础上发展起来的，故又称新预热器窑，简称NSP窑。在NSP窑中，设有SF炉（闪燃炉）。由于生料粉的预热和碳酸钙分解过程移至回转窑外进行，所以窑长度大大缩短，热耗明显降低，产量却大大提高。 NSP 窑生产流程生料从 I级预热器入口管道输入，与Ⅱ级预热器出口的热气体混合进行有效的气固热交换，然后在Ⅰ级预热器内进行气固分离，含少量粉尘的废气自顶部排出至电除尘器进一步净化。被一次预热后的生料粉沉积在旋风筒锥体中，经锁风阀输入至Ⅱ级预热器入口管道。如此反复进行，多次换热。最后将Ⅲ级预热器出来的已被预热到730～780°C左右的生料粉送入分解炉，使其中90%左右的碳酸钙分解,随气流进入Ⅳ级旋风筒,经分离后入回转窑烧成熟料。煅烧熟料所需的一部分热量（约50%～60%）由窑头喷煤燃烧提供，另一部分热量则是将煤粉送入分解炉中燃烧而得。熟料出回转窑时温度很高，故需送入冷却机，用空气冷却，以回收显热。部分被预热了的空气可入窑作为二次风，供窑内煤粉燃烧用。另一部分热空气经三次风管送入分解炉，作为助燃空气。
NSP窑的优点 ① 单位容积产量高，是SP窑的2.2倍，是干法中空长窑的3.5倍。② 窑的单机生产能力大，最高日产量已达 8～10kt熟料。③窑的衬砖使用寿命长，系统运转周期长。④设备占地面积小，为SP窑的二分之一；设备费用低，为SP窑的85%～90%。⑤能利用劣质燃料。⑥对环境污染小,废气中NOx含量仅为SP窑的五分之一。

相关研究窑外分解新技术的发展，已使干法悬浮予热器窑产量得到大幅度增长。因此，国外很多原来采用湿法生产的工厂均改为干法悬浮予热器窑,并带有窑外分解炉进行生产1。

我国有不少湿法生产厂正在酝酿进行改造，以采用窑外分解技术。但问题是湿法改为干法,首先需将前部的生料制备系统加以改造。如将原有的湿法泥、料浆制备和贮存系统废弃，而另建生料粉搅拌系统和烘干设备,其结果必然增大投资、延长施工期。

窑外分解技术发展的需要，提出了窑外分解烃烧系统诊断学的新方法，它综合了多学科的近代理论，并在近年来所开展的技术分析与评议、气固相特性检测新手段的研制及对热工标定补充修改等实践成果基础上开发出来的。其主要内容包括：原、燃料在悬浮状态下的易分解性、易燃性和粉体高温流动性、生料的易烧性等；预热器、分解炉的冷态模型试验；隐参数的反求计算；系统运行中的热态检测以及综合分析、诊断等2。

根据系统诊断的结果可为技术改造提供科学依据，为当前生产中达产达标提供直接服务，同时诊断学的发展与完善，还将反馈延伸以改进系统的设计与控制，不断推动煅烧技术的发展与创新。

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王宁 - 副教授 - 西南大学