[科普中國]-原料輕燒爐

對某些高純原料如白云石、鎂石等，一步煅燒時(shí)，煅燒質(zhì)量差，燃耗高。此時(shí)，采用二步煅燒工藝，即：先輕燒，再煅燒。輕燒時(shí)，用原料輕燒爐。

簡介原料輕燒爐有多層爐、沸騰爐和懸浮爐等。這些設(shè)備不僅作為原料的輕燒爐, 根據(jù)他們的工作溫度，所處理的物料工藝目的不同，還可作為物料干燥、預(yù)熱和煅燒設(shè)備，有的還可作為固體燃料的燃燒設(shè)備。1

多層爐多層爐又名多膛爐或耙式爐。最初，主要用于焚燒城市垃圾和有色金屬礦粉，后來用于輕燒輕氧化鎂濾餅和浮選天然菱鎂礦等礦石原料。

結(jié)構(gòu)如圖所示為一種形式的多層爐。它具有一個(gè)多層的筒形爐體，外表面由鋼板圍成，內(nèi)砌耐火材料。每一層的爐頂均由耐火材料構(gòu)成，并設(shè)有下料孔。

工作原理通爐子中心的垂直轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)耙臂旋轉(zhuǎn)，耙臂上有齒借以耙拌物料，故也將這種爐子稱為耙式爐。在耙臂的作用下，可將加在周邊的物料耙向中心，而在另一層則又可將集中在中心的物料耙向周邊，亦即按螺旋路線推動(dòng)物料由上至下依次通過各層，最后經(jīng)爐底卸出。在爐子中段數(shù)層設(shè)置燒嘴，燃料在爐膛內(nèi)直接燃燒。耙臂用空氣冷卻，空氣由通風(fēng)機(jī)送至中心轉(zhuǎn)軸，并通過一條通道流至耙臂前端，再從臂的外層間隔室返回到耙根部，經(jīng)由中心轉(zhuǎn)軸中的外環(huán)形通道流至排氣孔排出。該空氣可以作為助燃空氣或作為其他熱源。

特點(diǎn)多層爐由于物料被分配在多層爐膛內(nèi)，加之耙齒對物料的攪拌作用，因此具有熱交換條件好，產(chǎn)品質(zhì)量較均勻等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是煙氣中含塵較多，設(shè)備比較復(fù)雜。

沸騰爐沸騰爐主要用于處理礦石粒度為3~0毫米的一種爐型。沸騰焙燒以流態(tài)化技術(shù)為基礎(chǔ)。固體顆粒在氣流的作用下，構(gòu)成流態(tài)化床層似沸騰狀態(tài)，被稱作流態(tài)化床或沸騰床。這樣礦石可在沸騰狀態(tài)下進(jìn)行加熱還原，有利于提高焙燒礦質(zhì)量。

結(jié)構(gòu)焙燒爐由主爐和副爐組成。主、副爐中間設(shè)有隔板，上部連通，爐膛為方形斷面，主爐下部還原帶為圓形筒體，底部設(shè)有氣體分布板。副爐內(nèi)有10層檔料板。爐體為砌磚結(jié)構(gòu)，金屬外殼。主、副爐在不同高度上，設(shè)有三排煤氣燒嘴，供燃燒用。此外，還有測溫和測壓裝置，如圖所示。

工作原理固體燃料在爐內(nèi)被向上流動(dòng)的氣流托起，在一定的高度范圍內(nèi)作上下翻滾運(yùn)動(dòng)，并以流態(tài)化(或騰)狀態(tài)進(jìn)行燃燒的爐膛，又稱流化床燃燒爐。沸騰燃燒方式也用于其他的爐窯中。沸騰燃燒方式的特點(diǎn)既不像在層燃爐中那樣將固體燃料靜止地放在爐排上燃燒；也不像在室燃爐中那樣將液體、氣體或磨成細(xì)粉狀的固體燃料懸浮在爐膛空間中燃燒，而是把固體燃料破碎成一定粒度的粉末，使之在爐內(nèi)以類似沸騰的狀態(tài)燃燒。在中國，沸騰爐用煤的粒度一般為8毫米以下。

特點(diǎn)沸騰爐的優(yōu)點(diǎn)是：①不但能燒優(yōu)質(zhì)煤，也能燒一般爐排爐和室燃爐不能燒的各類劣質(zhì)煤；②床內(nèi)埋管的傳熱效果很好，約為普通鍋爐管子的5～10倍；③由于沸騰床燃燒溫度低，煙氣中NOX的生成量少，如在進(jìn)料中適量加入石灰石或白云石，即可將煤中硫分脫除，使排煙中SO2的含量下降。

沸騰爐的缺點(diǎn)是：①沸騰床中細(xì)顆粒燃料容易被煙氣帶出，所以未燃盡損失大，燃燒效率比室燃爐低；②煙氣中飛灰較多，鍋爐受熱面容易發(fā)生磨損；③鼓風(fēng)所需的送風(fēng)機(jī)風(fēng)壓高，故耗電量大；④沸騰床內(nèi)給煤和布置埋管難以均勻。⑤燒高灰分劣質(zhì)煤時(shí)，為了不使大量飛灰污染環(huán)境，必須配備高效率大容量的除灰裝置。由于以上原因，發(fā)展大容量的沸騰爐鍋爐尚有困難。

懸浮爐在懸浮爐中，物料呈懸浮狀態(tài)，傳熱傳質(zhì)速率比物料在固定床和沸騰床中大得多。爐內(nèi)氣體處于激烈的紊流狀態(tài)，燃料燃燒均勻，爐溫均勻。物料的受熱也均勻。且結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。在懸浮爐中，物料的收集必須靠氣、固兩相分離后方可得到。

結(jié)構(gòu)爐子主要由三部分構(gòu)成：

1、原料預(yù)熱系統(tǒng)，主要由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三級旋風(fēng)預(yù)熱器及其進(jìn)氣管和下料溜子等組成；

2、原料輕燒系統(tǒng)， 主要由燃燒器、反應(yīng)管、旋風(fēng)收料器和下料溜子等組成；

3、冷卻系統(tǒng)，主要由二級旋風(fēng)筒、進(jìn)口管和下料溜子等組成。

二步煅燒工藝生產(chǎn)高純鎂砂過程中所采用的懸浮焙燒爐工作系統(tǒng)如圖所示。

工作過程該爐用以焙燒菱鎂礦浮選精礦粉。符合要求的合格原料由加料螺旋機(jī)17或加料風(fēng)動(dòng)泵16加至Ⅱ級旋風(fēng)預(yù)熱器6的排氣管內(nèi)，以相近于氣流的速度和氣體同向流動(dòng)，并被氣體加熱，一起進(jìn)入Ⅰ級旋風(fēng)預(yù)熱器3，在Ⅰ級旋風(fēng)預(yù)熱器中與氣流分離并沉積，完成第Ⅰ級預(yù)熱過程。從Ⅰ級旋風(fēng)預(yù)熱器3沉積的物料通過粉料溜子進(jìn)入Ⅲ級旋風(fēng)預(yù)熱器7的排氣管內(nèi)，被氣流帶入Ⅱ級旋風(fēng)預(yù)熱器6，在Ⅱ級旋風(fēng)預(yù)熱器中物料再次被分離沉積，完成第Ⅱ級預(yù)熱過程。其后進(jìn)入第I級旋風(fēng)預(yù)熱器7，進(jìn)行第Ⅲ級預(yù)熱，完成全部預(yù)熱過程。經(jīng)亞級預(yù)熱后的原料溫度已達(dá)600 ~ 700℃，碳酸鹽分解率達(dá)25%左右，最后由第Ⅲ級旋風(fēng)預(yù)熱器的下料溜子進(jìn)入反應(yīng)管8中進(jìn)行輕燒。物料的輕燒主要在反應(yīng)管內(nèi)完成。

在反應(yīng)管底部，大約在與進(jìn)料點(diǎn)相同的水平面上，燃料由燒嘴入反應(yīng)管，與來自冷卻系統(tǒng)的、溫度為600 ~ 700℃的二次風(fēng)混合、燃燒。燃燒放出的熱量被懸浮于氣流中的物料立即吸收，物料分解瞬間完成，即物料在反應(yīng)管內(nèi)僅停留1.3 ~ 1.5s即可完成輕燒。輕燒后的物料被氣體帶人收集成品料的成品集料器19中，經(jīng)分離后通過溜子進(jìn)入冷卻系統(tǒng)。

同物料在預(yù)熱系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一樣，物料經(jīng)旋風(fēng)冷卻器12、20二級冷卻后被排出爐外，由螺旋21或風(fēng)動(dòng)泵13送至下步工序。經(jīng)二級冷卻后，物料由850 ~ 950℃降至300℃以下。

出I級旋風(fēng)預(yù)熱器的廢氣溫度一般低于 180℃，經(jīng)布袋除塵器凈化后由排煙機(jī)排人大氣。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

楊明 - 副教授 - 西南大學(xué)