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細數水泥窯爐富氧燃燒技術六大優勢
發布者:admin 2019-02-25 | 2197

水泥窯主要分立窯和回轉窯兩大類。將富氧助燃技術用于水泥窯,其意義在于富氧燃燒不僅能使燃料的燃燒時間大大縮短,有利于提高燃料的完全燃燒程度,而且還能提高火焰溫度和黑度,從而改善窯內的傳熱條件,使窯的產量提高,熱耗下降。這一措施經計算在技術上是可行的;富氧燃燒對燃料的燃燒速度和燃盡度的提高作用十分明顯,為縮短燒成時間,提高煅燒產質量提供了必要保證和可能。

1 富氧燃燒縮短燃料完全燃燒所需的時間

隨著富氧濃度的提高,煤粉的燃燒時間縮短。如富氧的濃度提高到25%時,煤粉的燃燒時間可縮短16%左右。在空間尺寸不變的情況下,由于煤粉燃盡時間的縮短,煤粉燃盡的程度自然提高,這就減少了煤粉的不完全燃燒所造成的熱量損失,達到節能的目的。另外 CO、NOx 等有害氣體生成量也相應減少,有利于環保。

2 富氧燃燒提高了窯內氣流對物料的輻射傳熱速

在水泥回轉窯內火焰向物料傳熱的主要方式是輻射傳熱,而窯內氣流對物料的輻射傳熱速率又主要取決于氣流的溫度和氣流的黑度,二者越高,輻射傳熱量就越多,這可以通過富氧燃燒來達到此目的。由于空氣中氧氣的濃度提高,相應可減少空氣量,使得進入燃燒室的 N2量下降,火焰的總體積下降 (即火焰的體積流量下降)。在燃料的加入量不變的情況下,火焰的溫度相應提高,提高的程度主要取決于空氣中氧氣的濃度。

如某廠水泥回轉窯的臺時產量為 26t/h。煤耗為 0.25kg/kg熟料,每小時燒煤量 6500kg,燃燒帶的過剩空氣系數為 1.1。燃煤的理論空氣量為 6Nm3/kg(煤)。

由此看出,需含 O2為 21%的空氣量:

V =26000×0.25×6×1.1 =42900 Nm3/h

在此空氣中的含氧量 =42900×21%=9009Nm3/h。當空氣中氧氣的濃度提高至25%時,所需的空氣量則減少了16%。進入燃燒室的 N2 量相應下20%,使得火焰的總體積下降,在燃料的加入量不變的情況下,火焰溫度提高,提高的程度主要取決于空氣中氧的濃度,當空氣中氧氣的濃度達到25%時,經計算,火焰溫度可提高 100℃左右。另外因入窯空氣量減少,使得火焰中CO2與H2O的體積百分比濃度升高。火焰的黑度也相應增大。

根據計算得知,當助燃空氣中氧含量為 25%時,CO2的體積百分濃度提高17.5%,水蒸汽的體積百分濃度相應提高17.7%,由于CO2與H2O的濃度均增加許多,火焰的黑度相應增大,當空氣中氧氣的濃度為 21%時,火焰的黑度經計算為 0.2104,當空氣中氧氣的濃度為25%時,火焰的黑度經計算為0.2245,增加的程度約6.7%。火焰對物料的輻射傳熱量提高的程度經計算應為20.4%,回轉窯其他各帶的輻射傳熱量都相應提高,提高的幅度不會相差很大。

3 穩定火焰形狀,提高火焰溫度

研究表明火焰形狀和長度影響到熟料中 C3S 礦物的晶粒發育大小和活性,因此,在燒高強優質熟料時,必須調整火焰長度適中,且要求火焰形狀穩定。通入富氧以后,燃料燃燒更加穩定,所以火焰的穩定性能得到加強。干法窯窯頭火焰溫度控制,視窯型大小而異,對于2000t/d 以下的窯型一般控制在 1650~1850℃之間,對于大型窯如 5000t/d 以上窯型,火焰溫度控制在 1750~1950℃的較高范圍內比較有利,采用高溫燒成有利于熟料質量的提高和堿分的充分揮發,可獲得低堿熟料。采用富氧燃燒技術,可使燃燒反應更加劇烈,從而提高火焰溫度。

4 加快反應速度,提高升溫速率

優質熟料形成要求在窯內過渡帶升溫階段要求快速升溫,促進熟料的礦物形成和燒結,通入富氧空氣以后,可加快燃燒反應速度,提高回轉窯內的升溫速率。

5 促進燃料完全燃燒,穩定窯內煅燒溫度

提高氧濃度可使化學反應更加徹底,縮短了燃料燃盡時間,促進燃料完全燃燒,同時還能穩定窯內的煅燒溫度,以保證熟料礦物的燒結。

6 降低過量空氣系數

保持窯內微氧化氣氛研究表明窯尾廢氣中氧濃度控制在 2%~3%左右為較好,即保持微氧化氣氛操作,若過剩空氣系數控制過低,二次風不足,易導致還原氣氛產生,窯內的還原氣氛會將熟料中的某些礦物質還原(例如 Fe2O3 成分被 CO 還原成 FeO)影響熟料液相成分和黏度,影響熟料燒結,易產生大量黃心熟料,影響到熟料質量的提高。提高氧濃度可降低過量空氣系數,同時保持窯內的微氧化氛圍,為優質熟料的生產創造條件。

總之,富氧燃燒用于水泥窯,可改善煤的燃燒條件,縮短燃燒所需的時間,實現燃料的完全燃燒,同時也可使傳熱速率大幅度提高,因此有利于水泥生產。此外,采用富氧燃燒,可使廢氣排放量及 CO、NOx 等有害氣體的產生量下降,有利于節能減排。但富氧空氣的引入不可避免地會改變水泥的原有工況條件,因而在操作及設備方面必須作相應的調整,以滿足水泥回轉窯生產中所要求的火焰及溫度場要求。

7 總結

綜上所述,富氧燃燒用于水泥生產工藝,可改善燃料的燃燒工況,提高火焰溫度及黑度,縮短燃燒所需的時間,實現燃料的完全燃燒,從而加大火焰對物料的輻射傳熱能力提高整個系統的熱效率,減少廢氣及 CO、NOx 等有害氣體的排放量,有利于節能減排,同時還能夠穩定整個窯系統的熱工制度,提高水泥的生產效率和質量。因此,富氧燃燒技術在水泥工藝上的應用可以取得良好的經濟效益,社會效益和環保效益。





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