回转窑新型燃料结构的改变与使用

回转窑新型燃料结构的改变与使用

在水泥行业、冶金行业、化工行业大型回转窑热力系统的燃烧方面，一般采用优质烟煤作为常用燃料，优质粉体烟煤在回转窑内喷燃时，能形成形状、热力强度可调节的火焰，从而达到物料热化学烧结的效果。回转窑内的火焰形状与热力强度不仅与煤粉的细度、水份、挥发份、灰份、固定碳、热值等工业分析数值有关，还与燃料的C、H、O、N、S等化学元素分析数值有关，同时，燃烧用二次风风量与风温、一次风风量与风压、燃烧器端部的一次风风速与喷燃瞬间的燃烧动量等热工流体参数也直接影响着燃烧的效果。研究燃料在回转窑内的燃烧效果主要研究燃料的易燃性、燃烬性、火焰形状稳定性、火力强度（热辐射与热传导的能量强度）与窑尾烟气的有害气体成份含量。

一、燃料工业分析、化学元素分析、热工流体参数对回转窑燃烧效果的影响。

1、燃料工业分析数值对回转窑燃烧效果的影响。

燃料细度越小、水分越低、挥发份越高，其易燃性与燃烬性越好；燃料灰份越低、固定碳与热值越高，其单位质量燃料的火力强度越高。

2、燃料化学元素分析数值对回转窑燃烧效果的影响。

燃料中C、H、O含量越高，其易燃性与燃烬性越好，同时其火力强度越高；燃料中N、S含量越高，其窑尾烟气中NxOy、SOx的有害气体

成份含量越高。

3、燃料热工流体参数对回转窑燃烧效果的影响。

一次风风量随燃料挥发份增高而增高，对挥发份高的优质烟煤，由于其易燃性与燃烬性好，所以火焰短，火焰形状不能完全布满回转窑烧成带，导致温度前移，为调节火焰形状，只能通过增加一次风量与喷燃动量，使火焰拉长，布满烧成带；对挥发份很低的无烟煤，由于其易燃性与燃烬性很不好，火焰芯部黑火头很长，导致火焰很长，温度后移，使烧成带热力不集中，同时还使窑尾设备（如水泥厂预热器与分解炉）热工制度不稳定从而影响煅烧，所以只能减少一次风风量，但同时为改善无烟煤的易燃性与燃烬性，必须大幅度增大一次风压，使黑火头缩短。一次风为冷风，会吸收燃烧时的热量，所以不论对烟煤还是无烟煤，应尽量少用，为保证喷燃动量，可通过提高一次风风速与风压、通过调节喷煤管的内外风风压与比例来改善燃料的易燃性与燃烬性。同时一次风若经过预热后再使用燃烧效果会更好。

一般来讲，二次风风量越大、二次风温越高，燃料的燃烧效果越好。但二次风风量过大，火焰也会后移，导致窑尾温度过高，从而使系统热工制度不稳定，所以合理的二次风量应随着产量的改变、窑速的改变而适时调整。

二、回转窑传统燃料结构分析

1、液体燃料或气体燃料

液体燃料（如重油）或气体燃料（如焦炉煤气）主要由C、H、O、N、S等元素构成，其可燃挥发份高，所以在回转窑内其易燃性与燃烬性很好，但其火焰短，热力集中，火力不能布满整个烧成带，窑内从烧成带到过渡带的温度梯度大，物料在烧成高温带内的停留时间短，物料升温梯度大，其烧结不能达到连续均匀。为拉长火焰，常常加大二次风或增加灰份（如水泥厂常在喷燃机构中加入少量粉煤灰），这势必会增加电耗或降低煅烧质量。另外，液体燃料或气体燃料价格昂贵，其储存与输送的工艺设备安全要求高，初期投资大。

2、烟煤

由于燃料成本的上升，能用于回转窑煅烧的烟煤的适用范围被人们无奈地逐步放宽，许多灰份高、发热量低的劣质烟煤或半烟煤也被大量采用，现在有些厂家回转窑所使用的烟煤灰份高达30%以上，应用基低位热值只有19000KJ/kg煤，而挥发份只有17%左右，这种烟煤其易燃性与燃烬性很差，火力强度弱，烧结物料中煤灰的掺入量大，烧结物料的质量差（如水泥熟料由于煤灰的掺入量过大而导致熟料KH值低，早强低）。为提高这种烟煤的燃烧效果，只能降低煤粉细度，大幅度提高一次风燃烧动量，同时在生料配料上做文章以提高烧结产品质量，极低的煤粉细度与高压头一次风燃烧动量不仅使单位产品耗电量增加，同时这种烟煤还使产品产量与质量降低。

3、无烟煤与烟煤混合

无烟煤其挥发份低、热值高，烟煤其挥发份高、热值低，在有些地区，无烟煤的价格较烟煤的价格低，所以，有些厂家将无烟煤与烟煤混合燃烧。这一技术第一要求无烟煤与烟煤混合要均匀、第二煤粉细度小、第三喷煤管仍需要很高的燃烧动量。实际应用时，无烟煤与烟煤不可能充分混合均匀，这便导致火焰形状不能稳定（黑火头忽长忽短）；其实，无烟煤与烟煤混合得再均匀，在冲出喷煤管时，也是烟煤先燃烧，无烟煤后燃烧，烟煤燃烧完全时其火焰已经基本布满烧成带了，而此时还有未燃烬的无烟煤，所以混合燃料的火焰过长，往往超出烧成带的正常长度，这便极有可能产生后圈或长厚窑皮等恶化工况。即无烟煤与烟煤的简单物理混合绝不会改变其各自的热化学性能，混合燃料绝不会因为其挥发份的简单的数学平均就变为易燃性与燃烬性都很好的烟煤。

4、助燃剂

由于煤粉中含有C、H、O、N、S等元素，这些C、H、N、S等元素均能与O2发生反应，其中，N、S与O2反应后，不仅生成有害气体成分，而且由于该反应要消耗O2，所以阻碍煤粉中C、H与O2的完全燃烧，同时，NxOy、SOx的溢出会带走窑内热量。助燃剂中含有纯Fe、纯C等物质，这些物质能提前与S、N等元素发生反应生成固态物质熔于产品晶格中，这不仅能减少O2的消耗，并且助燃剂与煤粉的熔融反应物还能在窑内辐射热量以达到助燃目的。助燃剂造价昂贵，燃烧成本高，同时助燃剂中金属元素的进入使烧结范围变窄，如普通水泥熟料烧成中，Fe含量过高会导致液相提前出现；白水泥生产中，Fe含

量过高会导致熟料白度下降。

三、回转窑新型燃料结构分析

1、无烟煤与生物燃料的混合

生物燃料指干燥的谷糠或麦糠。谷糠或麦糠是指谷粒或麦粒外部包裹的麸皮在干燥粉碎后的细小颗粒。稻谷秸秆、麦秸秆、玉米秸秆、棉杆在干燥粉碎后也可以使用。该生物燃料的热值一般较低，水分3%以下，挥发份70%以上，灰份＜3%，容重＜0.5g/cm3。从生物化学角度分析，谷糠、麦糠、秸秆中已没有生命物质，细胞结构中只剩余细胞壁，而细胞壁由纤维素（即糖类物质）构成，所以其内部主要化学元素为C、H、O等构成。

无烟煤应用基低位热值＞5500kcal/kg煤，挥发份＜10%。

新型燃料结构指无烟煤与生物燃料按一定比例混合组成的混合燃料，一般混合比例为无烟煤：生物燃料=（60%-70%）：（40%-30%）。

其燃烧特点为：

A、生物燃料挥发份高、着火点温度低，所以极易燃烧，而无烟煤挥发份低、着火点温度高，其易燃性与燃烬性很差。使用中，生物燃料进入窑内马上着火，其火焰长度不到4m即燃烧完全；无烟煤燃烧速度慢，但生物燃料迅速燃烧释放的热量使火焰中的二次风温度迅速升高，从而使无烟煤也在短时间内达到着火点温度燃烧。