煤粉燃烧技术物理方法的研究与应用

煤粉燃烧技术物理方法的研究与应用

0序言在微观时代开始生产的中国新干洗机炉中，其成本和环境保护（so）。1煤粉燃烧技术的优化应用煤粉燃烧技术的全面系统研究始于20世纪70年代末,其研究方向可概括为物理方法和化学方法两大分支。研究的物理方法是从机械设备的结构及用风工艺参数来改善煤粉的燃烧条件着手,以提高煤粉燃烧速度、提高燃烧效率与燃尽率、及抑制NOx生成,包括各类煤粉燃烧器及工业燃煤炉。煤粉燃烧技术物理方法的研究与应用成果在新型干法旋窑上有不同形式不同结构的在线、离线、半离线(带预燃器)的燃烧炉,及有不同结构和不同用风参数的单通道到多通道的燃烧器,尤其是多通道采用煤粉主燃器、火焰稳燃腔、开缝钝体及大速差高推力等新一代热回流稳燃技术的应用,使旋窑煤管的一次风量由传统的20%～30%降至12%～15%、再降至5%～7%。这些物理方法的研究与应用成果大大改善了旋窑煤粉的燃烧效率和热效率,为劣质煤的拓展应用创造了良好的条件,尽管对劣质煤的应用上凸显了其一定的局限性。研究的化学方法则是从催化氧化燃烧和功能作用着手,针对工业窑炉大流量及复杂的化学反应环境下,如何解决化学反应的动力学条件和定向控制化学反应的方向,即探索选用合适的可起催化作用的功能元素和选用合适的方法,以提高煤粉的燃烧速度、提高燃烧效率和燃尽率、及抑制NOx生成和促进NOx分解、促进SO2理论分析2.1煤粉燃烧的主要影响因素煤的燃烧实质上是氧化放热反应,原料的分解至熟料矿物的生成亦是一系列化学反应的过程,干法旋窑系统实质上是一套高温热化学反应炉系统,而化学反应受热力学条件和动力学条件制约,即可考虑干预反应的条件、反应的方向及反应的历程。同一煤质,影响其煤粉燃烧的主要因素有温度、氧浓度(用风)、反应面积(细度和分散性),所有物理方法的研究和应用就是围绕这三大主要影响因素寻求解决煤粉燃烧的方法技巧;煤粉催化燃烧的主要影响因素有温度、氧浓度、反应面积、催化剂功能元素种类和催化剂浓度(含均匀性)。温度是解决化学反应的动力学问题,催化剂也是解决化学反应的动力学问题,但只是辅助性解决动力学问题,且可实施定向转化反应、抑制逆反应和抑制歧化反应;影响因素中的氧浓度指的是煤粒周围的氧浓度,氧是碳氧化反应的原料;煤粉越细、分散性越好,即与氧接触的反应面积越大,氧化反应速度自然越快。可见,凡化学反应是必须接触才能反应,能影响化学反应速度、反应方向、反应历程的催化元素亦必须与反应物接触才有效,对于大流量的干法旋窑煤粉的燃烧的化学干预,必须让可干预燃烧的助剂直接与煤粒接触,也就是制成以煤粒为载体的多相动态催化体系。2.2焦炭的催化燃烧劣质煤大多挥发份<20%,甚至低至2%～3%,且灰份含量偏高,其挥发份的氧化燃烧放热量不能充分满足解决焦炭的氧化反应动力学问题,致使焦炭不能及时氧化燃烧,导致燃尽率普遍性偏低,因而需在焦炭氧化反应的动力学问题上帮把力。理论上,能促进有机质氧化反应的元素如锂、锶、锰、钛、铂、铑、钯及稀土元素铈、镧等达到相应活化温度以上时,都能加快煤粒的氧化反应速度,如50～60年代“燃气纱灯”所浸涂的催化剂CeO2.3窑况稳定性差众所周知,干法旋窑生产必须控制燃煤硫含量,技术措施上要求硫碱比尽可能控制在0.4～0.8范围以保窑况的稳定性,否则,硫碱比失调将导致严重结皮、结圈和粘堵,影响窑系统正常运行。因为,在常规的煅烧方法下,所有含硫矿物从热力学角度都不稳定。各含硫矿物的初始分解温度为C解决干法旋窑硫循环富集的实质就是利用煤粉燃烧系统内各区域的高温动力,采取化学反应条件干预方式,以化学催化转化方法定向促使SO2.4还原燃烧氛围众所周知的是,1100℃以上的高温火焰每升高100℃,NOx产生量约增加50%,因此,常规的脱硝措施是控制温度峰值、以还原燃烧气氛抑制高温NOx的生成,并以氨水、脲素或甲烷等还原剂中的氢夺取NOx中的氧。而催化燃烧将大幅提高煤粉燃烧速度、提高火焰温度,且要求供氧充足,即需要的是高温氧化性气氛,已有的催化反应技术成果告诉我们:一些元素可促进NOx的合成(如合成氨工业常用),另一些元素可抑制NOx的生成,并促进高温NOx分解为N3脱硫废水回收利用经近五年时间的新型干法水泥生产应用试验证明,节能固硫催化燃烧方法具有如下优势:(1)无需大的投资技改,应用与操作简单;(2)能有效提高燃尽率,实际节煤率依煤质和窑系统差异波动在6%～25%;(3)对煤质挥发份无特殊要求,可使用挥发份2%～3%的劣质无烟煤;(4)干法旋窑实际固硫率可达99%以上,完全可以不受燃煤硫含量限制,即不管煤中硫含量多高,均可确保SO部分应用案例如下:(1)华中二厂,Φ3×47m技改形成1200t/d干法水泥生产线,原用燃煤硫含量控制在1.0%左右,因窑系统装备原因其生料投料量波动在55t/d左右,加之煤质偏差煤粉燃烧不完全,还原气氛重,窑内结皮、长圈、长蛋严重,窑尾倒料,严重影响生产,SO(2)黔江弘农集团水泥厂,原用燃煤为硫含量控制在1.5%～2.5%的烟煤,窑尾烟室结皮严重,窑内长圈、长蛋、窑尾倒料,严重影响生产,吨熟料煤耗长期在210～220kg。采用燃煤硫含量1.5%～2.5%在线检测SO(3)新平鲁奎山厂,Φ3.5×50m新型干法水泥生产线,原用燃煤为烟煤,硫含量控制在1.5%以下,(估计买的是配煤),窑内结皮、长圈、长蛋严重,窑尾倒料,严重影响生产,吨熟料实物煤耗达230kg。采用燃煤硫含量1.0%～1.5%在线检测SO新平厂经两年多的生产应用,催化固硫剂平均用量约0.2%,采用当地硫含量为5.5%～8.5%的高硫无烟煤,烟室结皮很少,窑内无长圈、结蛋、倒料现象,窑况稳定,因配料原料中碱锌铅含量高,熟料后期强度偏低但熟料质量稳定,SO4采用活性偏差的煤进行高效清洁燃烧新技术