CN102219410A - 一种悬浮态外循环式高固气比分解反应器 - Google Patents

一种悬浮态外循环式高固气比分解反应器 Download PDF

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Abstract

本发明为一种悬浮态外循环式高固气比分解反应器，包括分解炉，分解炉的炉体下部设置有喂料管、喷煤管和热空气进风口，炉体的底端有烟气进风口，水泥生料粉在分解炉中以悬浮态进行高温热分解反应；旋流分离器，与分解炉顶端连通，旋流分离器的椎体底部出口连接旋流器下料管，初步分离含尘气流中的粉体颗粒；旋风筒，与旋流分离器的出口连通，旋风筒的侧面设置有进风口，顶端设置有出风口，底部出口连接旋风筒下料管，将含尘气流中粉体颗粒较好地分离；本发明克服了现有的水泥生料高温分解设备存在的缺陷，显著降低SO2、NOx的排放量，实现了物料的分解炉外循环，提高了系统的热稳定性、热效率和反应率。

Description

一种悬浮态外循环式高固气比分解反应器
技术领域
本发明涉及一种水泥工业窑用装置，特别是涉及一种悬浮态外循环式高固气比分解反应器。
背景技术
在水泥工业生产中，目前普遍使用的是在线式分解炉，来自窑尾的烟气由分解炉底部喷入分解炉，自窑头引入的三次风由分解炉下部锥体段入炉，经过预热的生料分散后通过一点或多点进入分解炉体下部，燃料则通过气力输送的方式进入炉体。经过分解炉内物料、燃料的分散、混合、燃烧、分解、输送等一系列的作用后，分解的生料随热烟气一道由分解炉出口排出。
一般常规分解炉通过分解炉主体内部的喷旋形式延长物料停留时间，但这种方式使物料延长的时间有限，如果企业使用着火温度比较高的无烟煤或石油焦等难燃燃料，有限的停留时间会出现燃料后燃现象，部分未能燃尽的燃料会在最下级旋风筒内继续燃烧，极易造成旋风筒锥体、下料管等内部结皮、堵塞等事故。另外在分解炉底部，热烟气、热空气、物料、煤粉、送煤风等在有限的空间内急剧混合、传热、燃烧、反应，容易因局部温度的急剧波动造成分解炉底部的结皮堵塞。
如何在不增加分解炉容积的前提下，延长物料在分解炉内的停留时间，提高分解炉内的热稳定性，提高分解炉内燃料的燃尽率，保证入窑物料的表观分解率是水泥制造企业亟待解决的技术问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种悬浮态外循环式高固气比分解反应器，克服了现有的水泥生料高温分解设备存在的缺陷，实现了物料的分解炉外循环，提高了系统的热稳定性、热效率和反应率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种悬浮态外循环式高固气比分解反应器，包括：
分解炉10，分解炉10包括炉体11，炉体11的下部设置有喂料管12、喷煤管13和热空气进风口15，炉体11的底端有烟气进风口14；
旋流分离器20，与分解炉10顶端连通，含尘烟气自分解炉10切向进入旋流分离器20，旋流分离器20的锥体底部出口连接旋流器下料管23；
旋风筒30，与旋流分离器20的出口连通，含尘烟气自旋流分离器20，经旋风筒进风口35切向进入旋风筒30，旋风筒30的顶端设置有出风口31，底部出口连接旋风筒下料管34。
进一步地，所述炉体11上设置有缩口16，尤其是设置于炉体11上升段的中部。
所述旋流器下料管23中设置有第一卸料锁风阀22，旋风筒下料管34中设置有第二卸料锁风阀33。
所述旋流分离器20锥体底部出口设置有旋流器膨胀仓21，旋流器膨胀仓21与旋流器下料管23连通；所述旋风筒30的底部出口设置有旋风筒膨胀仓32，旋风筒膨胀仓32与旋风筒下料管34连通。
所述喂料管12为一个或者两个，分布于炉体11下部的一侧或者两侧，喂料管12下端设置物料分散装置；所述喷煤管13为一个或者两个，分布于炉体11下部的一侧或者两侧，喷煤管13为单通道或者多通道；所述热空气进风口15为一个或者两个，分布于炉体11下部的一侧或者两侧，热空气进风口15的进风方式为中心进风或偏心进风或切向进风，进风速率为15～35米/秒；烟气进风口14的进烟气速率为20～45米/秒。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
一)本发明悬浮态外循环式高固气比分解反应器，采用物料炉外循环方式，在并不增大分解炉尺寸的情况下可使数倍于产量的物料返回分解炉，使物料多次通过高温分解炉，可成倍延长水泥生料在分解炉内的停留时间，不但极大提高水泥生料的分解率，也提高了系统的热效率；
二)本发明悬浮态外循环式高固气比分解反应器，避免了分解炉系统中较细的已分解的生料颗粒在系统中多次循环的状态，改变对循环粉料不加区分，任意分流的模式，物料循环量由旋流分离器的分离效率控制，从本质上提高了分解炉的空间利用率，使分解炉单位容积的热容量大大增加，炉温波动减小，系统运行更加稳定，操作更加简单；
三)本发明悬浮态外循环式高固气比分解反应器，因反应器内活性氧化钙数量大幅提高，气固接触面积增大，可显著降低SO2、NOx的排放量，环保意义突出。
综上所述，本发明具有诸多优点及实用价值，其不论在产品结构或功能上皆有较大的改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图。
图2是本发明实施例二的结构示意图。
图3是本发明实施例三的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例一
如图1所示，本发明是一种悬浮态外循环式高固气比分解反应器，包括：
分解炉10，分解炉10包括炉体11，炉体11的下部设置有喂料管12、喷煤管13和热空气进风口15，炉体11的底端有烟气进风口14，在分解炉10中水泥生料粉以悬浮态进行高温热分解反应；
旋流分离器20，与分解炉10顶端连通，含尘烟气自分解炉10切向进入旋流分离器20，旋流分离器20的锥体底部出口连接旋流器下料管23，为防止气流反向窜流，旋流器下料管23中设置有第一卸料锁风阀22，旋流分离器的分离效率在10～40％范围内，可初步分离固体颗粒，旋流分离器20携带未燃尽煤粉、未分解完全的生料粉，以切线方向进入的烟气，在旋流分离器内旋转运动，煤粉继续燃烧、生料继续分解，旋转运动延长了气流、物料、燃料在高温区域的停留时间，同时使含尘气流中的粉体颗粒部分分离；分离下来的物料进入卸料锥体，通过第一卸料锁风阀22、旋流器下料管23，循环进入分解炉10的主体下部；分解炉10和旋流分离器20一起构成外循环系统，实现物料的炉外循环；
旋风筒30，与旋流分离器20的出口连通，含尘烟气自旋流分离器20，经旋风筒进风口35切向进入旋风筒30，进风口35设置在旋风筒30的侧面，旋风筒30的顶端设置有出风口31，底部出口连接旋风筒下料管34，为防止气流反向窜流，旋风筒下料管34中设置有第二卸料锁风阀33，旋风筒30具有较高的分离效率(≥80％)，具有分离含尘气流中粉体颗粒的功能，气固分离后的物料自排料口，经第二卸料锁风阀33、旋风筒下料管34进入下一单元继续煅烧；高温烟气从出风口31排出后用于预热生料。
上述的炉体11分为喷腾反应区111及同流输送反应区112，喷煤管13设置在该炉体11的喷腾反应区111下方，烟气进风口14的另一端与连接回转窑的窑尾烟室出口连通。
所述喂料管12为一个或者两个，分布于炉体11下部的一侧或者两侧，喂料管12内部设置物料分散装置；喷煤管13为一个或者两个，分布于炉体11下部椎体的一侧或者两侧，13为单通道或者多通道；热空气进风口15为一个或者两个，分布于炉体11下部椎体的一侧或者两侧，热空气进风口15的进风方式为中心进风或偏心进风或切向进风，进风速率为15～35米/秒，为防止气流反向窜流；所述烟气进风口14的进烟气速率为20～45米/秒。
旋流分离器20可将未完全分解的颗粒分离出来，依次经第一卸料锁风阀22、旋流器下料管23，返回分解炉10中与新加入的生料一起继续分解，形成分解炉外循环过程，完全分解的物料则经旋流分离器的出口进入旋风筒30。旋风筒30与该旋流分离器20出口连通，具有较高(≥80％)的分离效率，将完全分解的较细颗粒分离后经第二锁风卸料器33、旋风筒下料管34进入下一工艺装置，旋风筒上部设有出风口31，水泥生料分解所产生烟气由出风口31进入前续预热器系统。悬浮态分解炉和旋流器一起构成外循环式分解炉。
实施例二
如图2所示，本实施例的悬浮态外循环式高固气比分解反应器，在分解炉10的炉体11的中上部，还设置有缩口16；该缩口16可以加强炉内物料的返混程度，强化炉内物料的反应过程。其余各部分结构与实施例一相同。
实施例三
如图3所示，本实施例的悬浮态外循环式高固气比分解反应器，在旋流分离器20锥体底部设置有旋流器膨胀仓21，用于防止物料在出料口出堵塞。旋流器膨胀仓21的出口与旋流器下料管23相连，为防止气流反向窜流，在旋流器下料管23的上部靠近旋流器膨胀仓21的位置设有第一锁风卸料器22，在上述旋风筒30底部，同样设置旋风筒膨胀仓32，其余各部分结构与上实施例1相同。
以上是实例并不是本发明的穷举，本发明的分解炉结构可有多种形式，本发明的物料外循环量可调，同时本发明的热空气流入流量也可调。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种悬浮态外循环式高固气比分解反应器，其特征在于，包括
分解炉(10)，分解炉(10)包括炉体(11)，炉体(11)的下部设置有喂料管(12)、喷煤管(13)和热空气进风口(15)，炉体(11)的底端有烟气进风口(14)；
旋流分离器(20)，与分解炉(10)顶端连通，含尘烟气自分解炉(10)切向进入旋流分离器(20)，旋流分离器(20)的锥体底部出口连接旋流器下料管(23)；
旋风筒(30)，与旋流分离器(20)的出口连通，含尘烟气自旋流分离器(20)经旋风筒进风口(35)切向进入旋风筒(30)，旋风筒(30)的顶端设置有出风口(31)，底部出口连接旋风筒下料管(34)。
2.根据权利要求1所述的悬浮态外循环式高固气比分解反应器，其特征在于，所述炉体(11)上设置有缩口(16)。
3.根据权利要求1所述的悬浮态外循环式高固气比分解反应器，其特征在于，所述旋流器下料管(23)中设置有第一卸料锁风阀(22)，旋风筒下料管(34)中设置有第二卸料锁风阀(33)。
4.根据权利要求1所述的悬浮态外循环式高固气比分解反应器，其特征在于，所述旋流分离器(20)锥体底部出口设置有旋流器膨胀仓(21)，旋流器膨胀仓(21)与旋流器下料管(23)连通；所述旋风筒(30)的底部出口设置有旋风筒膨胀仓(32)，旋风筒膨胀仓(32)与旋风筒下料管(34)连通。
5.根据权利要求1所述的悬浮态外循环式高固气比分解反应器，其特征在于，
所述喂料管(12)为一个或者两个，分布于炉体(11)下部的一侧或者两侧；
所述喷煤管(13)为一个或者两个，分布于炉体(11)下部的一侧或者 两侧；
所述热空气进风口(15)为一个或者两个，分布于炉体(11)下部的一侧或者两侧。
6.根据权利要求5所述的悬浮态外循环式高固气比分解反应器，其特征在于，所述热空气进风口(15)的进风方式为中心进风或偏心进风或切向进风。
7.根据权利要求1、5或6所述的悬浮态外循环式高固气比分解反应器，其特征在于，所述热空气进风口(15)的进风速率为15～35米/秒。
8.根据权利要求1所述的悬浮态外循环式高固气比分解反应器，其特征在于，所述烟气进风口(14)的进烟气速率为20～45米/秒。
9.根据权利要求1至6任一权利要求所述的悬浮态外循环式高固气比分解反应器，所述喂料管(12)下端设置物料分散装置。
10.根据权利要求1至6所述的悬浮态外循环式高固气比分解反应器，其特征在于，所述喷煤管(13)为单通道或者多通道。 
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