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水泥科技 STC
和 E 情况下的生料分解率达到了 85%以上，分别为 86.7%和 87.5%。根据这里的分

析可知在实际生产中推荐 A 和 D 这两种结构分布的分解炉。

图 5 沿 Y 方向（炉高）CaCO3和 CaO 平均质量分数

对预分解炉内 NOx分布的研究也有助于炉内氮氧化物减排措施的实施。在水泥

窑系统中，NOx 的来源主要为燃料型和热力型型两种。瞬时型 NOx 是在过剩空气系

数小于 1 的富燃料情况下才会生成，因此在保证煤粉完全燃烧的情况下可以忽略

[9, 10]
。图 6 为五种情况下沿炉高方向 NOx平均浓度分布线图，分析 A 情况可知，在
Y<8 m 时，NOx 浓度迅速升高，这是由于下部煤粉管进入的煤粉在高温烟气作用下

迅速升温并燃烧，产生了较多的燃料型 NOx，同时炉温的上升也会导致部分热力型

NOx的生成，但由于生料分解的吸热效应，高温区温度相对较低，因此还是以燃料

型 NOx占主导地位。在 Y=8 m 到 Y=15m 之间，NOx平均浓度曲线出现峰值，最高可

达 1300 ppm，这是由于上部煤粉管位于 Y=6.5 m 处，此处煤粉进入炉内在三次风

提供的 O2下充分燃烧，继续伴随着 NOx的产生，因此在 Y<8 m 时 NOx的浓度一直增

大。在 Y>15 m 后有所下降，最终在近出口处 NOx浓度基本接近一定值，这说明在

进出口处流场逐渐保持稳定，NOx 浓度梯度逐渐减小，这有利于对 NOx 定量减排措

施的实施。此外，对比其他四种情况下的 NOx浓度分布，大家发现近出口处 NOx平

均浓度相比 A 情况下都呈降低趋势。这说明三次风管上移、生料管的下移都对炉

内 NOx浓度影响较大。煤粉的燃烧分为两个阶段，即挥发分的释放和焦炭的燃烧，

而燃料型 NOx的主要来源为挥发分燃烧产生的，焦炭和挥发分的燃烧都需要氧气的

参与。煤粉燃烧所需氧气主要由三次风提供，因此三次风管的上移改变了氧气的

分布。此外，该模型中三次风管具有偏心结构设计，这使得三次风引起的旋流作

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