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煤粉燃燒的充分,會大大提高回轉窯的煅燒效果,河南鄭礦機器有限公司工程師就為大家分析一下回轉窯煤粉燃燒的過程。水泥工業回轉窯內燃料所形成的火焰屬湍流擴散火焰,其燃燒進程可分為燃料與空氣混合,燃料與空氣加熱到發火溫度,揮發分*先起火燃燒和焦炭燃燒及燃盡等4個階段。
由于燃料混合需要的時間大于加熱、發火、燃燒需要的時間,因此,氣體擴散速度控制著燃料與空氣混合的速率,也就控制著燃燒的整個速率。在煤粉加熱過程中,揮發分的發火溫度與煤的品種有關,這是在選購燃料時應該注意的。
揮發分的發火溫度又與其加熱速率有關,這則與燃燒器結構及一二次風溫有關,因此燃燒器的選擇必須同所用的煤粉品種、質量相匹配,這也是改進燃料燃燒器以充分利用低質燃料關鍵之所在。
同時,在揮發分燃燒后,殘余焦炭的燃燒與周圍空氣中的氧氣同焦粒表面以及燃燒產物向炭粒表面擴散有關,因此其擴散速率決定了燃料燃盡速度,它又受著下列因素控制:即炭粒的多孔性、燃料粒徑、氧氣分壓及周圍溫度等。由于在高溫范圍內(如窯內),燃燒是由顆粒邊界層擴散速度控制(簡稱為擴散控制),而在較低溫度范圍內(如分解爐內),燃燒反應速率是受化學反應速度控制(簡稱為化學控制),因此,煤粉的揮發分含量對窯內燃燒反應速率的影響較小,而對分解爐內燃料燃燒反應速度影響較大。
煤粉燃燒有2個連續過程,即揮發分的揮發和燃燒及殘余焦炭的燃燒。一般煤粉燃盡時間定義為焦炭粒子燃盡所需的時間。煤粉顆粒加溫揮發后,一般在較低的溫度下即可與周圍空氣混合并迅速起火燃燒。在其達到燃點后,在0.1S即可燒完,余下的則為疏松的焦炭顆粒。焦炭燃盡時間與其孔隙度、細度、氧氣分壓、溫度等有密切關系。對所有化學反應都適用的公式為Arrhenius公式,即r∝E×P(-Ea/RT)。反應速度隨溫度的增加而增加。對焦炭來說,當溫度上升約70℃時,燃燒反應速度可提高1倍。但邊界層中擴散速度僅按r∝3T/2公式進行。
在回轉窯內高溫帶,燃燒是由擴散控制,即煤粉和助燃空氣的混合速率及火焰區的湍流強度。故煤的揮發分高低對燃燒速率的影響不大明顯。但是在分解爐較低的溫度狀況下,燃燒是受化學反應速度控制的,揮發分含量高低的煤粉之間則存在明顯差異。因此,對窯、爐燃燒器及燃燒環境的要求即有所差別。
窯內煤粉燃盡時間與煤粉粒徑平方成正比,而在分解爐內僅與煤粉顆粒徑成正比,因此窯內使用低揮發分煤時,煤粉細度影響相對較大。同時,火焰長度主要決定燃燒器的推力:即燃燒器推力=一次空氣百分數(%)×燃燒器出口風速(m/s)當加大燃燒器推力時,火焰縮短,溫度增高,這些就是預分解窯(尤其在使用低揮發分煤粉時)研發新型多通道燃燒器的重要作用。