随着优质资源的日益稀少,水泥工业逐渐向利用低质燃料的方向发展,但局限于当前的水泥生产工艺水平,能够适应水泥生产的煤种范围比较窄,一般我国水泥工业中的大中型企业多使用优质烟煤,劣质煤很难得到应用。为了拓宽水泥工业用煤的选择范围,本文结合干法水泥生产过程,进行了针对分解炉内不同质煤的着火特性、动力学和微观结构问题的研究,希望能为劣质煤在干法水泥生产中应用提供理论依据。 本文利用实验室研究人员自行开发的煤燃烧特性综合测试仪,开展煤着火温度的测试方法研究。对影响测试结果的主要因素-升温速率,制样方式等进行了探讨。研究结果表明:采用煤柱法,以10℃/min的升温速率时,可得到稳定、重现性好的着火温度测定值。 本文还针对水泥分解炉内的燃烧工况,对不同质煤的着火动力学参数进行研究,获得12种煤的着火活化能、反应速率等动力学参数。结果表明:从无烟煤,贫煤到烟煤,其反应速率越来越大,频率因子越来越小,着火活化能越来越低:挥发分增加,活化能减小,反应速率变大;干燥无灰基固定碳含量增加,着火活化能增加,反应速率减小。 本文还利用X射线衍射定性和定量分析,研究了碳的微观结构与煤的着火特性和着火动力学参数的关系。结果表明:无序碳含量是衡量煤和煤焦活性的一个很好的指标,它与着火特性有很好的关联性;煤的着火特性可用煤在着火前的煤焦的无序碳含量表示;随煤焦的无序碳含量减少,其活性变小,对应的着火温度增加,活化能增加。