[科普中国]-原料轻烧炉

对某些高纯原料如白云石、镁石等，一步煅烧时，煅烧质量差，燃耗高。此时，采用二步煅烧工艺，即：先轻烧，再煅烧。轻烧时，用原料轻烧炉。

简介原料轻烧炉有多层炉、沸腾炉和悬浮炉等。这些设备不仅作为原料的轻烧炉, 根据他们的工作温度，所处理的物料工艺目的不同，还可作为物料干燥、预热和煅烧设备，有的还可作为固体燃料的燃烧设备。1

多层炉多层炉又名多膛炉或耙式炉。最初，主要用于焚烧城市垃圾和有色金属矿粉，后来用于轻烧轻氧化镁滤饼和浮选天然菱镁矿等矿石原料。

结构如图所示为一种形式的多层炉。它具有一个多层的筒形炉体，外表面由钢板围成，内砌耐火材料。每一层的炉顶均由耐火材料构成，并设有下料孔。

工作原理通炉子中心的垂直转轴带动耙臂旋转，耙臂上有齿借以耙拌物料，故也将这种炉子称为耙式炉。在耙臂的作用下，可将加在周边的物料耙向中心，而在另一层则又可将集中在中心的物料耙向周边，亦即按螺旋路线推动物料由上至下依次通过各层，最后经炉底卸出。在炉子中段数层设置烧嘴，燃料在炉膛内直接燃烧。耙臂用空气冷却，空气由通风机送至中心转轴，并通过一条通道流至耙臂前端，再从臂的外层间隔室返回到耙根部，经由中心转轴中的外环形通道流至排气孔排出。该空气可以作为助燃空气或作为其他热源。

特点多层炉由于物料被分配在多层炉膛内，加之耙齿对物料的搅拌作用，因此具有热交换条件好，产品质量较均匀等优点。其缺点是烟气中含尘较多，设备比较复杂。

沸腾炉沸腾炉主要用于处理矿石粒度为3~0毫米的一种炉型。沸腾焙烧以流态化技术为基础。固体颗粒在气流的作用下，构成流态化床层似沸腾状态，被称作流态化床或沸腾床。这样矿石可在沸腾状态下进行加热还原，有利于提高焙烧矿质量。

结构焙烧炉由主炉和副炉组成。主、副炉中间设有隔板，上部连通，炉膛为方形断面，主炉下部还原带为圆形筒体，底部设有气体分布板。副炉内有10层档料板。炉体为砌砖结构，金属外壳。主、副炉在不同高度上，设有三排煤气烧嘴，供燃烧用。此外，还有测温和测压装置，如图所示。

工作原理固体燃料在炉内被向上流动的气流托起，在一定的高度范围内作上下翻滚运动，并以流态化(或腾)状态进行燃烧的炉膛，又称流化床燃烧炉。沸腾燃烧方式也用于其他的炉窑中。沸腾燃烧方式的特点既不像在层燃炉中那样将固体燃料静止地放在炉排上燃烧；也不像在室燃炉中那样将液体、气体或磨成细粉状的固体燃料悬浮在炉膛空间中燃烧，而是把固体燃料破碎成一定粒度的粉末，使之在炉内以类似沸腾的状态燃烧。在中国，沸腾炉用煤的粒度一般为8毫米以下。

特点沸腾炉的优点是：①不但能烧优质煤，也能烧一般炉排炉和室燃炉不能烧的各类劣质煤；②床内埋管的传热效果很好，约为普通锅炉管子的5～10倍；③由于沸腾床燃烧温度低，烟气中NOX的生成量少，如在进料中适量加入石灰石或白云石，即可将煤中硫分脱除，使排烟中SO2的含量下降。

沸腾炉的缺点是：①沸腾床中细颗粒燃料容易被烟气带出，所以未燃尽损失大，燃烧效率比室燃炉低；②烟气中飞灰较多，锅炉受热面容易发生磨损；③鼓风所需的送风机风压高，故耗电量大；④沸腾床内给煤和布置埋管难以均匀。⑤烧高灰分劣质煤时，为了不使大量飞灰污染环境，必须配备高效率大容量的除灰装置。由于以上原因，发展大容量的沸腾炉锅炉尚有困难。

悬浮炉在悬浮炉中，物料呈悬浮状态，传热传质速率比物料在固定床和沸腾床中大得多。炉内气体处于激烈的紊流状态，燃料燃烧均匀，炉温均匀。物料的受热也均匀。且结构简单，操作方便。在悬浮炉中，物料的收集必须靠气、固两相分离后方可得到。

结构炉子主要由三部分构成：

1、原料预热系统，主要由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三级旋风预热器及其进气管和下料溜子等组成；

2、原料轻烧系统， 主要由燃烧器、反应管、旋风收料器和下料溜子等组成；

3、冷却系统，主要由二级旋风筒、进口管和下料溜子等组成。

二步煅烧工艺生产高纯镁砂过程中所采用的悬浮焙烧炉工作系统如图所示。

工作过程该炉用以焙烧菱镁矿浮选精矿粉。符合要求的合格原料由加料螺旋机17或加料风动泵16加至Ⅱ级旋风预热器6的排气管内，以相近于气流的速度和气体同向流动，并被气体加热，一起进入Ⅰ级旋风预热器3，在Ⅰ级旋风预热器中与气流分离并沉积，完成第Ⅰ级预热过程。从Ⅰ级旋风预热器3沉积的物料通过粉料溜子进入Ⅲ级旋风预热器7的排气管内，被气流带入Ⅱ级旋风预热器6，在Ⅱ级旋风预热器中物料再次被分离沉积，完成第Ⅱ级预热过程。其后进入第I级旋风预热器7，进行第Ⅲ级预热，完成全部预热过程。经亚级预热后的原料温度已达600 ~ 700℃，碳酸盐分解率达25%左右，最后由第Ⅲ级旋风预热器的下料溜子进入反应管8中进行轻烧。物料的轻烧主要在反应管内完成。

在反应管底部，大约在与进料点相同的水平面上，燃料由烧嘴入反应管，与来自冷却系统的、温度为600 ~ 700℃的二次风混合、燃烧。燃烧放出的热量被悬浮于气流中的物料立即吸收，物料分解瞬间完成，即物料在反应管内仅停留1.3 ~ 1.5s即可完成轻烧。轻烧后的物料被气体带人收集成品料的成品集料器19中，经分离后通过溜子进入冷却系统。

同物料在预热系统的运动规律一样，物料经旋风冷却器12、20二级冷却后被排出炉外，由螺旋21或风动泵13送至下步工序。经二级冷却后，物料由850 ~ 950℃降至300℃以下。

出I级旋风预热器的废气温度一般低于 180℃，经布袋除尘器净化后由排烟机排人大气。

本词条内容贡献者为:

杨明 - 副教授 - 西南大学