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水泥回转窑富氧燃烧的有效应用

2018-6-20 17:38:45

富氧燃烧技术的应用,一方面可使火焰温度及黑度提高,从而加强火焰对物料的辐射传热能力,同时因空气量减少,煤燃烬程度提高,使燃料的燃烧效率提高,达到节能降耗,减少环境污染,在燃烧空间中引入氧气,可在各类工业中用来增强燃烧过程,缩短燃烧时间

一.在水泥回转窑中应用富氧燃烧的主要有三中方式

1.把氧气引入主空气流,即引入主燃烧器中;

2.除了标准的空气燃料燃烧器外再利用一个氧化燃料燃烧器;

3.以及把氧气喷入回转窑,尤其是喷入装料和火焰之间的区域中以改进火焰特性;

二.把氧气引入水泥生产设备中的每一种方法都有它的优点,也有它的缺点

1.比如,把氧气引入主空气流限制了能够被引入窑内氧气的总量,因为现代水泥窑只利用作为主空气流的总空气量的5-10%,为了把有用的氧气量引入窑内,需要大大提高在空气中氧气的浓度。增加氧气浓度将导致潜在的安全问题,因为在空气进入要的燃烧I区之前,燃料已与富氧的空气接触,从而可能过早的燃烧,或者甚至造成爆炸。

2.由于煤燃烧速度的提高,使火焰长度缩短,若操作不当,易造成短焰急烧,使高温部分过于集中易烧垮“窑皮”及衬料,不利于窑的长期安全运转。

3.由于氮气的减少,导致窑内对流减弱,不利于对流热,并增加窑内温度的不均匀性和易产生热斑。

传统水泥生产过程:煅烧工艺对能耗的影响最大,其主要的影响来自热损失,系统大量排出的废气带走的热焓损失,熟料带走的热损失,窑体向外界散失的热量损失等。

采用富氧燃烧工艺:增产节能主要以降低烟气总量,减少废气,熟料带走的热焓为目的,同时,与水泥煅烧工艺更有效率的工艺过程设计则以增强富氧与熟料之间的换热,回收并有效的减少熟料带走的热量损失为主要目的。它的研究表明,有控制过程的富氧燃烧,可使废气排放量如CO,NOX等有害气体的产生量下降,有助于环保。

为其劣势而采取的措施:为充分发挥富氧燃烧的优势而避免带来的不利影响,必须在燃烧设备及工艺操作方面作相应的调整,如采用新型的适于富氧燃烧的燃煤喷枪,或在煤燃烧时适当提高煤粉喷出速度,并努力实现烟气循环利用,加大窑内气流动量,改善窑内对流传热等,以满足对生产对火焰长度及温度场的要求。

制氧设备及成本的限制:随着社会对节能环保的要求日趋强烈以及高效制氧技术的发展,富氧燃烧在水泥窑的应用已经成为现实。针对水泥回转窑的富氧燃烧过程有别于其他一般的,通常的富氧燃烧概念,倡导一种于水泥回转窑熟料生产工艺相结合的全富氧燃烧方法,富氧作为氧化剂加入到煅烧窑里。

三.如下措施实现工艺目的

1.在主空气中引入经预热的富氧空气,以实现强化燃烧。

传统上,氧化剂在常温下于燃烧空间附近直接引入水泥生产设备,这将导致一系列的不利于窑炉燃烧的问题,经预热的富氧空气的引入,有助于燃烧过程,允许燃料更迅速点火和燃烧,而且,因为是热的氧化剂与燃料混合,能迅速引发点火,不仅增强了燃烧过程,对辐射也具有积极的影响,其机理与上述介绍相同。

2.在次级空气流的上游增加富氧空气流,增强对熟料冷却的同时预热了富氧空气,由于氧气引入而使窑生产率的增长会造成现有燃烧空气的减少,它间接的降低了熟料冷却器的冷却能力,因而使得离开回转窑的熟料过热 ,热量损失巨大。

水泥富氧助燃通过在熟料冷却器之前将现有的空气量添入显著数量的氧气,增加了通过熟料冷却器的总气体流量,从而减少了这种负面的影响,它不仅由于补充冷却了熟料,而且把喷射进入的氧气温度加到约400℃~900℃之间的值,提高了水泥生产设备的热效率;

对于一个中等规模的水泥窑,如果喷入窑内的总补充氧气量其温度从常温增加到约900℃,由氧气接受到并再引入窑内的功率约为1.4兆瓦。这个氧气消耗使氧化剂中的氧气浓度增加到约23%,它正好在可接受的氧气富集量级内。

3.经预热的富氧气体使得在窑中燃烧过程获得改进,尤其在具有灰粉再循环的系统的水泥生产设备中,这种改进燃烧过程特别有利,因为增强的燃烧过程允许更大量获得灰粉通过窑炉作再循环,抵消了灰粉对燃烧过程的抑制作用,而对燃烧器性能和窑温度没有不利的影响。

4.在有格栅冷却器的回转窑中,以一部分普通空气作为熟料的冷却风,而富氧空气则与上述介绍的一样回收热源后进入窑炉,而次级空气流的普通空气则仅以满足熟料冷却为目的,经与三级风换热后随废气排放,增强对熟料的冷却的同时预热了富氧空气,氧化剂在熟料冷却器引入导致大量的废气直接排放,造成大量的热损失,常温下于燃烧空间附近直接引入水泥生产设备,也导致很多不利于窑炉燃烧的问题,通过合理布置格栅冷却器的冷却风,使富氧与普通空气分开,讲富氧三次风经预热后送入窑外分解炉,则有助于燃烧过程,其机理与上述介绍相同。

总之,富氧燃烧应用于水泥窑,它主要以改善煤的燃烧条件,缩短燃烧所需的时间,实现燃料的完全燃烧,使传热速率大幅度提高为目的,进而以减少喂煤量,或增加产能而达到节能降耗。