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          煤粉在窯內的燃燒過程

          2020-08-12

          當足夠細的煤粉經燃燒器通過凈風送入窯內以后達到燃點(450-650℃)與二次風相遇形成爆炸式燃燒形成循環擴散型火焰。煤粉燃燒首先是干燥預熱(黑火頭部分)階段,需要0.03-0.05s,然后是揮發分燃燒(白火焰部分),需要0.01-0.03s,最后為固定碳燃燒階段(殘余的焦炭或者煤粉粗顆粒)需要0.2-0.4s。二次風溫度、煤粉質量是影響燃燒速度的關鍵因素。下面介紹煤對熟料的影響。

          一、煤對水泥熟料的影響

          摘要:在水泥生產過程中,煤不僅作為燃料,而且成為水泥中的一種成分。并且煤質的好壞直接影響水泥熟料的產量、質量以及企業的綜合經濟效益。那么,掌握煤對窯影響方面的知識是絕對有必要的。

          煤對窯內熱工制度、熟料的產和質量影響較大的是:煤的發熱量、灰分、揮發分、含水量、煤粉的細度以及堿、氯、硫的含量等。

          1、煤的發熱量(熱值)的影響

          煤的發熱量的高低直接影響到窯內的熱工制度,影響窯內溫度的高低,進而影響到C3S的形成,影響熟料的質量。而影響熱值的主要因素為灰分,灰分過高,熱值低。

          熱值高的煤,在保證熟料質量和產量生產過程中,煤的使用量勢必會減少,進而產生的灰分量的比例會減少,對熟料質量及回轉窯的穩定運行影響就小。反之,煤使用量的增多,燃燒過程中產生的灰分的比例增加,勢必會影響熟料的質量及回轉窯的穩定運行(灰分對熟料質量及回轉窯穩定運行的影響,將在煤的灰分中做進一步解釋)

          二、煤的揮發分的影響

          所謂揮發分即將煤隔絕空氣加熱到900℃左右,煤中的有機質和一部分礦物質就會分解成氣體或者液體逸出,再減去煤中的水分。當煤的揮發分Var<18%時,著火緩慢,形成黑火頭過長,燃燒緩慢,降低火焰溫度。當煤的揮發分Var>35%時,由于揮發分會很快的分解燃燒,造成黑火頭過短,物料在高溫帶停留時間短,對熟料的質量不利。當煤的揮發分過高時,在進行烘干和粉磨時,會有一部分揮發分逸出,不但造成熱量的浪費,且易發生自燃爆炸事故,所以水泥窯用煤的揮發分一般控制在18-35%。

          三、煤的灰分的影響

          (1) 灰分是煤在徹底燃燒后剩下的殘渣?;曳值母叩蛯γ旱臒嶂涤兄苯拥挠绊?。

          (2) 灰分過高會導致煤的熱值低,從而使燒成帶的溫度上不去,火焰發渾,飛沙料增多,窯況不穩,熟料產、質量下降;并且灰分高,產生灰分沉積及窯內液相量過早出現,引起窯內結圈、結蛋,嚴重影響窯內通風和大窯的安全穩定運行,進而引起篦冷機堆“雪人”,反過來有更嚴重地影響窯及預熱器系統的穩定運行;再者,灰分過高,煤質差,造成相當部分的煤粉產生不完全燃燒。

          (3) 未完全燃燒的煤粉進入C5旋風筒內及窯尾二次燃燒形成還原氣氛和局部高溫,造成下料管和上升煙道的結皮堵塞,導致系統阻力的增大,風機抽風量下降,整個系統通風不足,差生嚴重的不完全燃燒,從而形成惡性循環,煤中的有害成分在C3、C4筒富集,引起結皮、積料和塌料。

          (4) 過高的灰分對熟料成分也有較大的影響?;曳指?,煤的熱值低,實物煤耗升高。煤灰沉落熟料中的比例大大增加,可以說成了組成熟料的一種重要物質,而煤灰的沉落量是波動很大的,因而不利于保證質量。由于煤灰分的摻入,一般使熟料的飽和系數降低,硅率降低,鋁率提高,熟料f-CaO隨煤的灰分含量增加而提高,熟料強度下降。

          (5) 因此控制進場煤的灰分,對窯系統的穩定運行、熟料的質量及企業的綜合經濟效益都是十分重要的。

          四、煤粉中的含水量的影響

          要降低煤粉中的含水量勢必會影響煤磨的臺時產量,并且出磨廢氣溫度會相對較高,容易造成煤磨系統發生爆炸或著火事故;同時出磨溫度過高,會對后面的收塵(袋式收塵器)、尾排設備腐蝕較大。如果煤粉中含水量較高,不僅會影響煤粉的輸送,而且所含的水分會嚴重影響煤粉的燃燒速度,從而改變火焰形狀和窯內溫度分布,降低熟料產、質量。

          煤粉水分過大,易在煤粉倉內起拱、棚料造成轉子秤下煤不暢。

          五、煤粉中堿、氯、硫的含量的影響

          (1) 我們都知道,堿、氯、硫在窯內分解、氣化、揮發,隨窯內氣體流向窯尾系統逸散。但溫度降到一定限度時,其中一部分揮發性組分呈凝聚、聚集、粘附于生料顆粒表面重返高溫區循環,影響生產,有時形成R2SO4、RCl,沉降、結皮、堵塞。

          (2) 硫是煤中的有害成分,它以多種形式存在于煤中,有機硫和無機硫都有,單質硫較少。無機硫通常以硫酸鹽或硫的化合物的形式存在,在燃燒過程中生成SO2;有機物則直接進行燃燒,生成SO2,這些反應都是比較復雜的連鎖反應。生成的SO2與水化合生成亞硫酸,一部分隨氣體排出,污染大氣,另一部分則吸附在設備表面,腐蝕其金屬部件如果吸附在生料上,澤合堿金屬氮化物發生反應,生成堿金屬的硫酸鹽,在溫度較低時,會凝聚在物料盒設備表面上,影響熟料質量和對操作不利,所以煤中硫含量不宜過高,一般不要超過4%。

          (3) 生產的熟料要求其Na2O<1.3%.高含堿量對熟料的煅燒和質量有較大的影響。含堿量過高,破壞熟料礦物C3S、C2S、C3A的形成;影響液相粘度;造成水泥結塊、快凝;使混凝土發生“堿-集料反應”,致使混凝土局部膨脹,引起構筑物變形,甚至開裂。

          六、煤粉的細度的影響

          一般要求預分解窯中煤粉細度控制為80μm篩余<5-10%。煤粉越細,其表面積越大,越容易著火,燃燒越迅速,煤粉的燃燒能力與揮發分成正比,固定碳的燃燒速率與細度的平方成反比。煤粉過粗,燃燒所需的時間長,形成的火焰長度過長,對燃燒不利,并且灰分大的煤,煤粉越粗,燃燼率越低,從而對熟料質量和窯的穩定運轉影響也越大。

          七、煤質的均勻性

          由于進場的煤的批次品質不一樣,在不能得到很好的預均化的情況下,在某一時段內輸送進入窯、爐的煤粉的品質相差較大,會造成窯、爐內的熱工制度的不穩定,對燒成系統造成一定的影響,并且對窯上中控操作人員的技術素質有很大的考驗。

           

          關鍵詞:回轉窯燒嘴 水泥窯燃燒器 分解爐用燃燒器 四通道燃燒器

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