德國洪堡（KHD）預分解系統(tǒng)的創(chuàng)新之路

1952年，德國洪堡（KHD）公司制造并投產(chǎn)了世界上第一臺洪堡型旋風預熱器。預熱器把生料的預熱和部分生料預分解，原來在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)完成的工作轉(zhuǎn)移到預熱器內(nèi)完成，從而實現(xiàn)了縮短回轉(zhuǎn)窯長度和降低回轉(zhuǎn)窯的規(guī)格的作用，傳統(tǒng)的在窯內(nèi)以堆積滾翻狀態(tài)進行氣固對流換熱過程，轉(zhuǎn)移到預熱器內(nèi)以懸浮狀態(tài)下實現(xiàn)氣固之間的對流換熱，使生料能夠同高溫煙氣充分接觸和混合，增大了氣固之間的換熱面積，顯著提高了傳熱速率，大大的提高了窯系統(tǒng)生產(chǎn)效率，并降低熟料的單位熱耗。

世界上第一臺預熱器

1966年，洪堡公司開發(fā)了適用于高產(chǎn)量的雙系列旋風預熱器系統(tǒng)，該設計從窯進口起到第一級旋風筒，雙系列的每一列旋風筒都是完全獨立的。這種設計思想也逐漸被其它水泥生產(chǎn)企業(yè)和設備供應商接受。

第一臺Pyroclon雙系列旋風預熱器設計

1965年，洪堡在其預熱器專利的基礎(chǔ)上，把窯尾與最下面一級旋風筒之間的連接煙道增高并彎曲向下，采用延長煙道的方法開發(fā)自己的分解爐的專利，也就是第一代的Pyroclon分解爐，Pyroclon-S型分解爐。

Pyroclon-S分解爐

Pyroclon-S分解爐特點是上升煙道分解爐用的燃燒空氣從回轉(zhuǎn)窯內(nèi)通過。對預熱器進行改造時，只要將最低一級旋風筒與煙室間上升煙道加長作為分解爐，其中燃料加入上升煙道，生料加入分解爐，達到一定分解率即可。

由于窯尾風速及風量的限制，供給分解爐的燃料量低于30%，入窯分解率受限。

之后，洪堡又在Pyroclon-S的基礎(chǔ)上開發(fā)出Pyroclon-R型分解爐。Pyroclon-R型分解爐是用單獨三次風管從篦冷機供應三次風，和窯尾煙室的廢氣一起作為分解爐燃料燃燒用風。這樣做目的主要降低了分解爐內(nèi)CO₂的分壓，提高了分解爐內(nèi)的溫度，進一步改善了CaCO₃在分解爐內(nèi)的分解，供應分解爐燃料占總?cè)剂系?0％以上，使進入回轉(zhuǎn)窯的生料的分解率達90％以上 ，使熟料的燒成熱耗大大降低。

Pyroclon-R型分解爐

1985年，隨著各國對環(huán)境保護越來越重視，洪堡在Pyroclon-R型分解爐的基礎(chǔ)之上開發(fā)出Pyroclon-R-Low NOx 型分解爐，旨在降低水泥廠的NOx排放。

Pyroclon-R-Low NOx 型分解爐

其基本原理是，燒成系統(tǒng)產(chǎn)生氮氧化物在CO的還原氣氛下，生成對環(huán)境無害的N₂和CO₂。由冷卻機來的三次風成銳角方向進入煙道式分解爐，三次風與窯尾廢氣在一段時間內(nèi)在煙道分解爐中平行向上流動。在分解爐下部的窯尾煙室出口廢氣區(qū)和分解爐稍高處三次風區(qū)各設一個燃燒器。在窯煙室出口廢氣區(qū)內(nèi)利煤粉在貧氧環(huán)境不充分燃燒，伴隨著形成CO還原氣氛，使CO同NOx反應生成C0₂和 N₂，另一方面生料的分解能夠有效的避免煤粉的燃燒產(chǎn)生的高溫有效避免了熱力型NOx，同時能夠?qū)⒏G內(nèi)產(chǎn)生的NOx降低35％——50%。另一股稍高燃料則在純?nèi)物L中起火燃燒。兩股料氣在180°彎頭合成一股進入預熱器。

1993年，洪堡公司在Pyroclon-R-Low NOx 型分解爐的基礎(chǔ)上開發(fā)出Pyrotop型分解爐。其目的是，在燃燒劣質(zhì)燃料時，提高燃料在分解爐內(nèi)停留時間，同時通過旋流對降低CO有顯著效果，同時也會降低廢氣中NOx。

Pyrotop型分解爐

Pyrotop型分解爐是在Pyroclon-R-LowNOx分解爐鵝頸頂部增設1個Pyrotop混合室，其作用使爐內(nèi)上行的料氣流至鵝頸頂部時，從混合室圓筒體下部切線方向渦旋入室，使較粗的物料及燃料顆粒分離，較細顆粒隨氣流從圓筒體上部排出，繼續(xù)經(jīng)分解爐下行煙道進入最下一級旋風筒。

由Pyrotop混合室分離較粗物料及燃料經(jīng)下料管分料閥，一部分再返回分解爐上行煙道繼續(xù)燃燒和分解，另一部分進入下行管道，隨混合室出來的料氣流一齊進入最下一級旋風筒。通過分料閥調(diào)節(jié)混合室出來的物料進入上、下行煙道比例，來控制物料再循環(huán)量，達到進一步優(yōu)化出爐燃料燃盡率和增加生料分解率的目的。

總結(jié)

總之洪堡公司通過多年的技術(shù)研發(fā)及實踐，各種分解爐適用各種燃料，可控制分解爐內(nèi)各區(qū)溫度；使料氣能很好混合；能降低廢氣中NOx及CO的含量，使整個預分解系統(tǒng)壓降降低。且各種型式分解爐系統(tǒng)，操作穩(wěn)定，設備簡單，生料分解率高，適合燃燒劣質(zhì)燃料。

迄今為止，德國洪堡公司已具有超過160多年的水泥行業(yè)經(jīng)驗，在全球范圍內(nèi)實施超過600條水泥生產(chǎn)線，在水泥領(lǐng)域擁有404項專利技術(shù)和159項商標，是預熱器的發(fā)明者，領(lǐng)頭人。近些年來，洪堡公司更是在技術(shù)上不斷創(chuàng)新，在分解爐降低氮氧化物及可替代燃料處理方面不斷取得突破，開發(fā)出不少新的技術(shù)，比如Pyroclon R + Combustion Chamber技術(shù)，PyroRedox技術(shù)，及PyroRotor等技術(shù)，為水泥工業(yè)的發(fā)展及環(huán)境保護方面做出了卓越的貢獻。