喷射器在套筒窑上的应用①

朱　卓, 苑校园

(大峘集团有限公司, 江苏 南京　211112)



喷射器在套筒窑上的应用①

朱卓, 苑校园

(大峘集团有限公司, 江苏 南京211112)

介绍了环形套筒窑的热风系统，以及喷射器在套筒窑的设计和应用。

套筒窑; 喷射器效率； 驱动风； 循环气体

引　言

石灰石在套筒窑内煅烧，通常情况下是逆流煅烧和并流煅烧同时进行。并流煅烧是环形套筒窑煅烧工艺最显著的特点，其很大程度上决定了套筒窑具有能耗低的优势，经喷射器的驱动风实现窑内热风的循环过程。经由换热器预热的驱动风进入驱动风管后再分配到喷射器，作为喷射器的动力气体。并流带高温气体和预热石灰的冷却空气混合后成为了循环气体，循环气体温度一般控制在850 ℃左右。循环气体是通过喷射器产生的作用力带动循环。

1　环形套筒窑热风系统概况

环形套筒窑自德国贝肯巴赫在20世纪60年代研究成功以来，不断的经历着改进；与传统窑型相比，环形套筒窑因其合理的煅烧工艺，生产出的石灰具有活性度高的特点。由于换热器和循环气体的利用，环形套筒窑另一显著特点就是节能。循环气体的控制是整个煅烧工艺的关键，操作中通过检测循环气体的温度来控制整个窑的煅烧状况。

如图1所示，内套筒内循环气体经回流通道与喷射器连通，循环气体的温度控制在840～920 ℃。驱动风在一定压力作用下(参考实际生产经验，压力一般控制在40 kPa左右)经换热器预热后(温度达到450 ℃左右)，从喷射管的喷嘴口高速向下流动，同时在喷射管内小范围区域内形成负压，循环风不断地回流到喷射器内，沿径向进入下燃烧室。到达燃烧室内的气体与燃气燃烧后，分两部分进入窑体：一部分由于废气风机的抽吸向上流动；另一部分向下流动，与石灰冷却空气混合，再进人内套筒内部。为通过设定和保持循环气体的温度来控制石灰的质量，可以通过调节下燃烧室的温度来使循环气体的温度保持在要求值上。

图1　套筒窑与喷射器工作原理图

2　喷射器套筒窑的应用

2.1喷射器结构设计

循环气体是通过喷射器产生的作用力带动循环，因此喷射器的结构是否合理直接影响到煅烧效果。以能力600 t/d的套筒窑的喷射器为例，对其结构进行简述。如图2所示，套筒窑喷射器由喷嘴段，收缩段，混合段，扩散段组成。引射原理是驱动风以一定的压力从喷嘴射出，使收缩管周围产生负压，从而把需引射的循环气体吸入。两种气体在混合管内完全混合，再进入扩散管。混合后的气体在扩散管中速度降低，压力增加，再进入到应用系统。该结构中，喷嘴到混合段入口的距离L，收缩角α，扩散角β是影响喷嘴效率的几个重要参数。其中，如果距离L太小，没有足够的时间和长度引射循环气体，容易造成喷射器的堵塞，但距离太大会产生循环气体的回流现象，影响窑内的温度；一般取L=(0.5～1.5)Dm(Dm为混合段的管径)。为减小气体进入到收缩段的阻力，一般将收缩段做成流线型或者锥形，通常为便于制作，将其做成圆锥形管，收缩角α一般取25～45°。混合段的作用是使混合气体在进入扩散段前的速度场，温度场，浓度场，压力场等分布均匀，一般都将混合段做成圆柱形。扩散段用于降低混合气体流速，增加出口压力，一般做成圆锥形，扩散角β一般取6～15°。

图2　喷射器结构简图

2.2喷射器的效率提高

式中A为喷射器结构的特性参数，A=1+ζ2+ζ3(ζ2为混合段的阻力系数，ζ3为扩散段的阻力系数)，f为收缩段和扩散段的截面积之比，n为被喷射介质与喷射介质的重量之比，γ为被喷射介质与喷射介质的重度之比。

图3　喷射效率与喷射重量比关系图

由图3可知，在η的最大值附近，当n值有所变化时，效率的降低并不明显。一般情况下，希望采用较大的n值以减少喷射介质的耗量，从而使整个喷射系统紧凑合理，例如当将所得最佳n值放大50%时，代入计算后结果引起效率的降低仅为最高效率的3%左右，因此很多情况下，不能单纯追求喷射效率最高，要视具体情况来确定最合理的n值。

2.3喷射器日常维护方法

在喷射器侧边设有1个吹扫孔，建议使用1个星期左右打开1次，用压缩空气清理喷射管和循环气体通道的灰尘。 当驱动风和循环气流量降低时，通常是在喷射管管口处粘结灰尘，应及时加以清除。如果喷射器或循环气体管中有积灰，造成混合气体偏心，清除灰尘后，要重新安装喷射管。

3　结束语

综上所述，为了进一步降低套筒窑的热耗，提高石灰产品的质量，喷射器的结构设计和日常维护都起了关键的作用。

[1]初建民, 高士林 冶金石灰生产技术手册 [M].北京：冶金工业出版社， 2009.

[2]郭汉杰．活性石灰生产理论与工艺[M].北京：化学工业出版社 ,2014.

[3]候凌云．喷嘴技术手册[M].北京：中国石化出版社，2001.

2016-05-29

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

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