论文部分内容阅读
随着能源形势的日趋紧张、矿产资源和电价的不断上涨和环保要求的日渐严格，作为耗能大户的水泥行业节能降耗与强化减排的重要性也随之愈加凸显，成为整个行业发展的主旋律。富氧燃烧是可以实现煤粉高效利用的方法之一。因此本文以热重分析和定温实验研究了煤粉在不同氧气浓度下的燃烧特性，并以五级预热预分解系统为模板，在物料平衡和能量平衡的基础上，对采用富氧助燃和无富氧助燃的系统的热工参数进行理论分析。 本文根据煤的通用着火指标，选取了三种具有代表性的水泥工业用煤来研究煤粉的富氧燃烧-内蒙烟煤(NM)、越南无烟煤（YN)和烟煤（YM)并得到了以下结论。 随氧气浓度的增大，三种煤的着火模型发生改变。热解特性好的内蒙烟煤在氧浓度为30％时从非均相着火向均相着火转变;热解特性稍次的越南烟煤在氧浓度为60％时，着火模型从非均相变为联合着火;热解特性最差的越南无烟煤在氧浓度为60％时从非均相着火向联合着火转变。随氧气浓度升高，三种煤的着火温度在10％～21％区间变化较小，平均仅下降21℃;在21％～30％平均降低39℃;在30％～60％区间下降33℃;燃尽温度依次平均降低176℃、77℃、34℃。说明煤粉在低氧下着火特性较差，富氧浓度在30％时煤粉的着火、燃尽性能都有很大的提升，而过高的富氧浓度会大幅增加成本且燃烧效果提升不大。以燃烧特性指数S为指标来判断煤的燃烧特性得到了同样的结果。 动力学研究表明，三种煤的最概然机理函数皆为f(a）=3/2×(1-α)4/3×[（1-α）-1/3-1]-1。动力学参数计算表明，随氧气浓度的增大，活化能和指前因子均有所变大，最终使反应速率加快。氧浓度较大时，残留焦炭燃烧的活化能比燃烧开始阶段活化能有所降低，有助于改善煤粉的燃尽效果，但由于指前因子减小更大，因此残留焦炭的燃烧速率较慢，不利于完全燃尽。 对窑头加入1000Nm3/h富氧气体（氧浓度为90％）的理论研究表明，富氧助燃节能降耗的有效方式是减小入窑一次风量，此时烧成热耗可降低78.3kj/kg.cl;窑尾烟气温度变化不大，由于三次风温的升高，分解炉内煤粉燃尽度变大，碳酸盐分解率也有所提高;C1出口温度降低约5℃。