噴射器在套筒窯上的應(yīng)用①

朱　卓, 苑校園

(大峘集團有限公司, 江蘇 南京　211112)

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噴射器在套筒窯上的應(yīng)用①

朱卓, 苑校園

(大峘集團有限公司, 江蘇 南京211112)

介紹了環(huán)形套筒窯的熱風(fēng)系統(tǒng)，以及噴射器在套筒窯的設(shè)計和應(yīng)用。

套筒窯; 噴射器效率； 驅(qū)動風(fēng)； 循環(huán)氣體

引　言

石灰石在套筒窯內(nèi)煅燒，通常情況下是逆流煅燒和并流煅燒同時進(jìn)行。并流煅燒是環(huán)形套筒窯煅燒工藝最顯著的特點，其很大程度上決定了套筒窯具有能耗低的優(yōu)勢，經(jīng)噴射器的驅(qū)動風(fēng)實現(xiàn)窯內(nèi)熱風(fēng)的循環(huán)過程。經(jīng)由換熱器預(yù)熱的驅(qū)動風(fēng)進(jìn)入驅(qū)動風(fēng)管后再分配到噴射器，作為噴射器的動力氣體。并流帶高溫氣體和預(yù)熱石灰的冷卻空氣混合后成為了循環(huán)氣體，循環(huán)氣體溫度一般控制在850 ℃左右。循環(huán)氣體是通過噴射器產(chǎn)生的作用力帶動循環(huán)。

1　環(huán)形套筒窯熱風(fēng)系統(tǒng)概況

環(huán)形套筒窯自德國貝肯巴赫在20世紀(jì)60年代研究成功以來，不斷的經(jīng)歷著改進(jìn)；與傳統(tǒng)窯型相比，環(huán)形套筒窯因其合理的煅燒工藝，生產(chǎn)出的石灰具有活性度高的特點。由于換熱器和循環(huán)氣體的利用，環(huán)形套筒窯另一顯著特點就是節(jié)能。循環(huán)氣體的控制是整個煅燒工藝的關(guān)鍵，操作中通過檢測循環(huán)氣體的溫度來控制整個窯的煅燒狀況。

如圖1所示，內(nèi)套筒內(nèi)循環(huán)氣體經(jīng)回流通道與噴射器連通，循環(huán)氣體的溫度控制在840～920 ℃。驅(qū)動風(fēng)在一定壓力作用下(參考實際生產(chǎn)經(jīng)驗，壓力一般控制在40 kPa左右)經(jīng)換熱器預(yù)熱后(溫度達(dá)到450 ℃左右)，從噴射管的噴嘴口高速向下流動，同時在噴射管內(nèi)小范圍區(qū)域內(nèi)形成負(fù)壓，循環(huán)風(fēng)不斷地回流到噴射器內(nèi)，沿徑向進(jìn)入下燃燒室。到達(dá)燃燒室內(nèi)的氣體與燃?xì)馊紵?，分兩部分進(jìn)入窯體：一部分由于廢氣風(fēng)機的抽吸向上流動；另一部分向下流動，與石灰冷卻空氣混合，再進(jìn)人內(nèi)套筒內(nèi)部。為通過設(shè)定和保持循環(huán)氣體的溫度來控制石灰的質(zhì)量，可以通過調(diào)節(jié)下燃燒室的溫度來使循環(huán)氣體的溫度保持在要求值上。

圖1　套筒窯與噴射器工作原理圖

2　噴射器套筒窯的應(yīng)用

2.1噴射器結(jié)構(gòu)設(shè)計

循環(huán)氣體是通過噴射器產(chǎn)生的作用力帶動循環(huán)，因此噴射器的結(jié)構(gòu)是否合理直接影響到煅燒效果。以能力600 t/d的套筒窯的噴射器為例，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡述。如圖2所示，套筒窯噴射器由噴嘴段，收縮段，混合段，擴散段組成。引射原理是驅(qū)動風(fēng)以一定的壓力從噴嘴射出，使收縮管周圍產(chǎn)生負(fù)壓，從而把需引射的循環(huán)氣體吸入。兩種氣體在混合管內(nèi)完全混合，再進(jìn)入擴散管?；旌虾蟮臍怏w在擴散管中速度降低，壓力增加，再進(jìn)入到應(yīng)用系統(tǒng)。該結(jié)構(gòu)中，噴嘴到混合段入口的距離L，收縮角α，擴散角β是影響噴嘴效率的幾個重要參數(shù)。其中，如果距離L太小，沒有足夠的時間和長度引射循環(huán)氣體，容易造成噴射器的堵塞，但距離太大會產(chǎn)生循環(huán)氣體的回流現(xiàn)象，影響窯內(nèi)的溫度；一般取L=(0.5～1.5)Dm(Dm為混合段的管徑)。為減小氣體進(jìn)入到收縮段的阻力，一般將收縮段做成流線型或者錐形，通常為便于制作，將其做成圓錐形管，收縮角α一般取25～45°?；旌隙蔚淖饔檬鞘够旌蠚怏w在進(jìn)入擴散段前的速度場，溫度場，濃度場，壓力場等分布均勻，一般都將混合段做成圓柱形。擴散段用于降低混合氣體流速，增加出口壓力，一般做成圓錐形，擴散角β一般取6～15°。

圖2　噴射器結(jié)構(gòu)簡圖

2.2噴射器的效率提高

式中A為噴射器結(jié)構(gòu)的特性參數(shù)，A=1+ζ2+ζ3(ζ2為混合段的阻力系數(shù)，ζ3為擴散段的阻力系數(shù))，f為收縮段和擴散段的截面積之比，n為被噴射介質(zhì)與噴射介質(zhì)的重量之比，γ為被噴射介質(zhì)與噴射介質(zhì)的重度之比。

圖3　噴射效率與噴射重量比關(guān)系圖

由圖3可知，在η的最大值附近，當(dāng)n值有所變化時，效率的降低并不明顯。一般情況下，希望采用較大的n值以減少噴射介質(zhì)的耗量，從而使整個噴射系統(tǒng)緊湊合理，例如當(dāng)將所得最佳n值放大50%時，代入計算后結(jié)果引起效率的降低僅為最高效率的3%左右，因此很多情況下，不能單純追求噴射效率最高，要視具體情況來確定最合理的n值。

2.3噴射器日常維護方法

在噴射器側(cè)邊設(shè)有1個吹掃孔，建議使用1個星期左右打開1次，用壓縮空氣清理噴射管和循環(huán)氣體通道的灰塵。 當(dāng)驅(qū)動風(fēng)和循環(huán)氣流量降低時，通常是在噴射管管口處粘結(jié)灰塵，應(yīng)及時加以清除。如果噴射器或循環(huán)氣體管中有積灰，造成混合氣體偏心，清除灰塵后，要重新安裝噴射管。

3　結(jié)束語

綜上所述，為了進(jìn)一步降低套筒窯的熱耗，提高石灰產(chǎn)品的質(zhì)量，噴射器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和日常維護都起了關(guān)鍵的作用。

[1]初建民, 高士林 冶金石灰生產(chǎn)技術(shù)手冊 [M].北京：冶金工業(yè)出版社， 2009.

[2]郭漢杰．活性石灰生產(chǎn)理論與工藝[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ,2014.

[3]候凌云．噴嘴技術(shù)手冊[M].北京：中國石化出版社，2001.

2016-05-29

朱卓(1979—)，男，工程師。電話：(025)51198723；E-mail：zhuzhuo@mountop.com.cn

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