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回转窑煤粉燃烧过程

发表日期: 2015-02-27 文章来源: 郑矿机器 阅读数:

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煤粉燃烧的充分,会大大提高回转窑的煅烧效果,河南郑矿机器有限公司工程师就为大家分析一下回转窑的过程。水泥工业回转窑内燃料所形成的火焰属湍流扩散火焰,其燃烧进程可分为燃料与空气混合,燃料与空气加热到发火温度,挥发分*先起火燃烧和焦炭燃烧及燃尽等4个阶段。

由于燃料混合需要的时间大于加热、发火、燃烧需要的时间,因此,气体扩散速度控制着燃料与空气混合的速率,也就控制着燃烧的整个速率。在煤粉加热过程中,挥发分的发火温度与煤的品种有关,这是在选购燃料时应该注意的。

挥发分的发火温度又与其加热速率有关,这则与燃烧器结构及一二次风温有关,因此燃烧器的选择必须同所用的煤粉品种、质量相匹配,这也是改进燃料燃烧器以充分利用低质燃料关键之所在。

同时,在挥发分燃烧后,残余焦炭的燃烧与周围空气中的氧气同焦粒表面以及燃烧产物向炭粒表面扩散有关,因此其扩散速率决定了燃料燃尽速度,它又受着下列因素控制:即炭粒的多孔性、燃料粒径、氧气分压及周围温度等。由于在高温范围内(如窑内),燃烧是由颗粒边界层扩散速度控制(简称为扩散控制),而在较低温度范围内(如分解炉内),燃烧反应速率是受化学反应速度控制(简称为化学控制),因此,煤粉的挥发分含量对窑内燃烧反应速率的影响较小,而对分解炉内燃料燃烧反应速度影响较大。

煤粉燃烧有2个连续过程,即挥发分的挥发和燃烧及残余焦炭的燃烧。一般煤粉燃尽时间定义为焦炭粒子燃尽所需的时间。煤粉颗粒加温挥发后,一般在较低的温度下即可与周围空气混合并迅速起火燃烧。在其达到燃点后,在0.1s即可烧完,余下的则为疏松的焦炭颗粒。焦炭燃尽时间与其孔隙度、细度、氧气分压、温度等有密切关系。对所有化学反应都适用的公式为arrhenius公式,即r∝e×p(-ea/rt)。反应速度随温度的增加而增加。对焦炭来说,当温度上升约70℃时,燃烧反应速度可提高1倍。但边界层中扩散速度仅按r∝3t/2公式进行。

在回转窑内高温带,燃烧是由扩散控制,即煤粉和助燃空气的混合速率及火焰区的湍流强度。故煤的挥发分高低对燃烧速率的影响不大明显。但是在分解炉较低的温度状况下,燃烧是受化学反应速度控制的,挥发分含量高低的煤粉之间则存在明显差异。因此,对窑、炉燃烧器及燃烧环境的要求即有所差别。

窑内煤粉燃尽时间与煤粉粒径平方成正比,而在分解炉内仅与煤粉颗粒径成正比,因此窑内使用低挥发分煤时,煤粉细度影响相对较大。同时,火焰长度主要决定燃烧器的推力:即燃烧器推力=一次空气百分数(%)×燃烧器出口风速(m/s)当加大燃烧器推力时,火焰缩短,温度增高,这些就是预分解窑(尤其在使用低挥发分煤粉时)研发新型多通道燃烧器的重要作用。