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1、新一代烧成技术介绍,天津院有限公司科研中心 彭学平 2008年5月15日,Part 概述 Part 第三代预分解系统 Part III 二档回转窑 Part IV 新型煤粉燃烧器 Part V 第四代篦冷机技术,介绍内容,Part 概述,推荐的新一代烧成系统配置,1、新型高效第三代预分解系统； 2、两档支撑短回转窑； 3、新型高效煤粉燃烧器； 4、第四代行进式稳流篦式冷却机。,Part 第三代预分解系统,第三代预分解系统技术方案,1、通过大量的冷态及热态模拟研究； 2、通过大量的现场实际的热工检测的分析； 3、通过预热器单元及系统、分解炉系统的CFD模拟研究的分析； 4、通过对一、第二代预分解
2、系统大量的工程实践的归纳总结分析； 5、在此基础上进行多专业（包括工艺、装备、土建等）的结合，进行系统的优化改进提高，使系统达到最佳。 为适应市场需求，通过总结近二十年的经验教训，我们对预分解系统进行全面的升级换代，推出目前最新技术、最佳经济技术指标的第三代预分解系统。,第三代预分解系统优化设计特点,合理进行系统产量定位； 提高预热器系统换热效果，降低预热器出口温度和阻力； 采用新型低NOx型分解炉，提高分解炉对煤质和产量的适应性，优化分解炉喂煤、进料方式，提高预分解系统的稳定性； 降低系统投资。优化窑尾系统工艺布置，与高校进行科研开发，大大降低窑尾塔架的用钢量，从而降低窑尾土建投资；降低设备
3、窑尾单位熟料设备重量。,预热器系统,提高预热器系统换热效果，降低系统阻力； 1、优化管道结构及风速、撒料装置结构等,预热器系统,2、第三代旋风筒采用二心270o大蜗壳型式，研究显示其分离效率较高。数值模拟研究CFD计算结果表明，该旋风筒C1分离效率可达9496，其它各级90，较第二代（分离效率C1 9395，其它88）有一定幅度的提高，而预热器系统阻力相当。,旋风筒的模拟研究 计算模型：RSM模型,预热器的CFD模拟研究,分解炉的型式,燃料为无烟煤、低挥发分煤，较难燃烧的劣质煤：推荐采用三喷腾型TTF。,TDF,TTF,TTF分解炉煅烧劣质煤,TTF炉为在线炉，利用窑尾热焓。针对燃烧气氛不如离
4、线分解炉的问题，合理布置C4下料，提高燃烧区域局部温度。 延伸管道可增加气体和物料的停留时间，有利分解炉功能的发挥。,TTF炉有喷腾效应、湍回流强、固气停留时间比大、温度浓度场均匀、物料分散及换热好、结构简单、阻力系数低等特点。,高温型和正常型TDF分解炉,高温型多喷腾TTF分解炉,低NOx型分解炉,本项目均考虑低NOx分解炉方案； 以5500 t/d为例，分解炉总的设计气体停留时间为5.8 s，还原区的气体停留时间为1.6 s，氧化区的气体停留时间为4.2 s，完全能满足后续煤粉燃烧及生料分解的需求。,分解炉热态模拟结果,温度场,流场,浓度分布,网格分布图,三喷腾型TTF分解炉特点 三喷腾：
5、TTF炉固气停留时间比大，在相同炉容下，炉流场大大优化，气体停留时间长，设备重量减少，避免长管道导致的层流现象； 喂料：上下料点合理分料，创造燃烧区中部局部高温区，分解炉局部温度可达1300，可大幅提高煤粉燃烧效果，高温区间设计1.5 s，可保证劣质煤及无烟煤的充分燃烧；物料放在三次风正上方，可充分分散，分解炉物料分布均匀，流场更合理，同时可减少锥部塌料，系统相应阻力降低； 喂煤：二通道对称四点喷入，优化分解炉温度场，消除窑尾喷煤管磨损；,后置管道：增加分解炉容，方便与C5筒连接，降低塔架高度。 可操作性： 本TTF炉操作简单，对燃原料适应强。,窑尾布置特点 塔架中间能够自下而上立柱，土建受力
6、分布趋合理，为节省塔架钢重量提供可能； 分解炉与C5旋风筒连接简单，装备专业优化受力分析，C5筒进口处可不设膨胀节。,分解炉布置在塔架中部，双列预热器对称布置在二侧，分解炉的整体高度不影响塔架高度。 优化后，5500t/d劣质煤生产线窑尾塔架用钢量减少约300t。,国内首次提出三喷腾型分解炉煅烧劣质煤系统，优化喂煤喂料方式，优化分解炉温度场和浓度场； 统一分解炉结构型式，现场操作维护简单。采用分料型式提高分解炉主燃烧区温度，提出低NOx型分解炉； 窑尾预热器系统采用270包角等高变角度的二心大蜗壳高效低阻型预热器系统，分离效率有一定幅度的提高，阻力没有明显的增加，对风量和对漏风的适应性有所加强
7、； 采用新型结构的撒料装置，适当提高风管风速，提高换热效果； 合理匹配窑门罩型式和三次风管直径，简化三次风管的支撑结构； 优化窑尾塔架结构，塔架中间能够自下而上立柱，土建受力分布趋合理，大幅度节省塔架钢重量。,第三代预分解系统设计重点小结,六级低耗预热器系统,出预热器废气温度280； 系统阻力6000Pa； 入窑物料分解率92%； 为取消增湿塔、管道喷水提供可能。,配 置,改进窑门罩的结构 ； 改进三次风管结构及支撑型式 ；,其 它,山东丛林5000t/d第三代烧成系统,Part III 二档回转窑,采用两档短窑的原因 提倡短窑的主要理由是由于预分解窑的入窑物料分解率比过去大为提高，入窑后所需
8、分解时间大为缩短，如仍采用L/D为1416的常规三档窑，过渡带将过长，物料在过渡带的升温速度缓慢，致使形成的C2S和游离CaO结晶有足够时间生长变粗，乃至到了烧成带，就会影响C3S的形成速度，不仅需要提高烧成温度（由1420提高到1450)，而且需要较长的烧成时间(由10min延长到12min)。如采用L/D为10左右的短窑，去掉“多余”的过渡带长，即可保持熟料矿物的微晶结构，提高熟料的易磨性和强度。,两档短窑的优点,1）降低能耗。研究表明，在CaCO3分解过程中形成新生态的CaO，其具有很高的活化能和很强的反应性；回转窑表面积较小，表面散热减少。 2）提高熟料质量。CaO晶粒越小、活性越强，
9、则越有利于C3S的形成，熟料28 d强度越高。此外，升温速度越快，CaO的吸收速度也越快，越有利于C3S的形成。而两档窑内的煅烧情况满足上述要求。 3）对原、燃料的适应性更强。在相同生产能力的情况下，两档短窑的直径一般大于三档预分解窑。因此，在相同操作条件下热负荷降低。这样，对于易烧性较差、碱或其他有害成分含量较高的生料，其适应性更强。 4）砖耗显著降低。由于烧成带温度可以降低，窑内气体速度亦随之降低，不仅传热得到改善，而且可减少熟料粉尘的再循环，加之机械方面的有利因素，所以耐火砖寿命大大提高，砖耗显著降低。 5）降低了基建投资。可减轻设备的重量10，降低了设备造价；因减少了一个回转窑的墩子，
10、混凝土用量可减少15，减少了工程造价；因缩短了回转窑筒体的长度，钢走道的长度可减少30，并减少占地面积，缩短了各种输送设备和管道的长度，各种管道和电线电缆都相应缩短，使工艺布置更加紧凑，各项投资也相应减少。 6）其他方面的优点：从机械角度来看，二档窑的筒体为静定的结构，筒体的应力不会随土建不均匀沉降而使筒体应力发生变化。采用二挡支承，找正容易，安装简化。,TCDRI的两档短窑,Part IV 新型煤粉燃烧器,TCDRI煤粉燃烧器的发展历程,从早期的单通道发展为三通道、四通道，燃烧器喷嘴风速从7080 m/s发展为300 m/s，燃烧器推力大幅增加，对各种燃料的适应性提高。,新型燃烧器的结构,煤
11、粉颗粒轨迹追踪示意,通过离散相模型，将煤粉颗粒认为是离散的固体颗粒，计算出其在燃烧器的运动轨迹，藉以判断煤粉混合程度和磨蚀情况,新型燃烧器的特点,1、无磨损，使用寿命长； 2、燃烧器推力大，可达1500 m/s.%以上，对各种煤质的适应性好； 3、一次风用量少，净风比例为8.5%，较老燃烧器小3.56.5%。,Part V 第四代篦冷机技术,冷却机总貌,第四代行进式新型篦冷机,行进式原理,篦冷机试验,流量控制阀,模块化设计,模块化设计降低安装时间和工程设计时间,入口固定端,第4代(TCFC)篦冷机优点： 高热交换率 高输送效率 高运转率 超低磨损率,新型生产线节能统计,1、两档支撑短回转窑； 热耗降低3 kcal/kg.cl 2、带六级预热器的新型高效第三代预分解系统： 热耗降低15 kcal/kg.cl 3、第4代行进式稳流篦式冷却机: 热效率提高45%，热耗降低15 kcal/kg.cl 4、新型高效煤粉燃烧器： 一次风量减少4%，热耗降低5 kcal/kg.cl,结论：采用新组合烧成系统，热耗降低40kcal/kg.cl,天津水泥工业设计研究院 Tianjin Cement Industry Design and Research Institute 中国水泥发展中心 China Cement Development Center,Thank You！,
