富氧燃烧在水泥回转窑生产上的应用理论.docx

富氧燃烧在水泥回转窑生产上的应用理论论文导读：富氧燃烧即在燃烧的助燃空气中加大氧含量，可以大大地改善燃烧条件，提高燃烧效率，减少大气污染，因而是改善燃烧的较好方法之一。以满足生产对火焰长度及温度场的要求。关键词：富氧燃烧，火焰长度，黑度辐射传热系数能源和环境污染已是人们非常关注的问题，世界上各发达国家和我国早在几十年前就已开始太规模地研究，并在生产各环节上加以控制。富氧燃烧即在燃烧的助燃空气中加大氧含量，可以大大地改善燃烧条件，提高燃烧效率，减少大气污染，因而是改善燃烧的较好方法之一。论文参考网。近年来，国外发达国家玻璃行业中的富氧及全氧燃烧技术研究及应用已逐渐推广，他们的研究结果表明，采用富氧燃烧或全氧燃烧技术，不仅节省燃料、减少废气及有害气体的产生量，而且可以使产量提高，窑炉炉龄延长，且玻璃成本下降。至于富氧燃烧技术在水泥行业的应用，还未见报导．为探讨其应用的可能性，本文通过理论分析对其在水泥回转窑的应用进行初步探讨。1富氧燃烧缩短燃料完全燃烧所需的时间增加空气中氧气的浓度，如氧的浓度能提高到25％，则煤粉的燃烧时问可大大缩短，为此，按无灰碳粒燃烧的计算公式进行估算设τ1为当空气中氧气的浓度为21%时，碳粒完全燃烧所需的时间(s)τ1。设τ2为当空气中氧气的浓度为25%时，碳粒完全燃烧所需的时间(s)τ2。τ1=ρδ/(8mD×0.21×1.428)(1)τ2=ρδ/(8mD×0.25×1.428)(2)式中：ρ为碳粒的密度(kg／m3)，δ为碳粒的颗粒直径(m)；D为氧气的扩散系数(m2／s)；m为碳与氧的化学当量E(0.375)；1．428为氧气在标准状态下的密度(kg／Nm3)。由(1)／(2)，得τ2=0.84τ1由此得出结论,如氧气的浓度提高至25%时，煤粉的燃烧时问可缩短16%。在空间尺寸不变的情况下，由于煤粉燃尽时间缩短，煤粉燃尽的程度自然提高。这就减少了煤粉的不完全燃烧所造成的热量损失，达到节能目的。另外CO、N等有害气体生成量相应减少，有利于环保。2富氧燃烧提高了窑内气流对物料的辐射传热速率在水泥回转窑内火焙向物料传热的主要方式是辐射传热-而窑内气流对物料的辐射传热速率又主要取决于气流的温度和气疯的黑度，二者越高，辐射传热量越多，富氧燃烧能达此目的。由于空气中氧气的浓度提高，相应可减少空气量，使得进燃烧室的N2量下降，火焰的总体积下降(即火焰的体积流量下降)。在燃料的加入量不变的情况下，火焰的温度相应提高，提高的程度主要取决于空气中氧气的浓度。如某厂水泥回转窑的台时产量为26t/h煤耗为0.25kg/kg熟料，每小时烧煤量6500kg，燃烧带的过剩空气系数为1.1。燃煤的理论空气量为6Nm/kg(煤)。论文参考网。由此看出，需含氧气为21%的空气量：V=26000X0.25×6×1.1=42900Nm/h在此空气中的含氧量=42900X21%=9009Nm/h。当空气中氧气的浓度提高至25时，所需的空气量V=9009/0.25=36036Nm/h因此，空气量减少16%进入燃烧室的N2量相应下降20%，使得火焰的总体积下降，在燃料的加入量不变的情况下，火焰温度提高，提高的程度主要取决于空气中氧的浓度，当空气中氧气的浓度达到25%时，经计算，火焰温度可提高lO0℃左右。另外因入窑空气量减少，使得火焰中CO2与H2O的体积百分比浓度升高，火焰的黑度也相应增大。根据计算得知，当助燃空气中氧含量为25%时，CO2的体积百分浓度提高17.5%，水蒸汽的体积百分浓度相应提高17.7%，由于CO2与H2O的浓度均增加许多，火焰的黑度相应增大，当空气中氧气的浓度为21%时。火焰的黑度经计算为0.2104，当空气中氧气的浓度为25%时，火焰的黑度经计算为0.2245。增加的程度约6%，火焰对物料的辐射传热量提高的程度大致计算如下：对水泥回转窑来说，气流对物料的辐射传热量由下式计算Qfm=5.699×δgδm×［(Tg/1OO)4-(Tm/1OO)4]×Fm×ψg.m／(l-(1-δg)(1-δm)]W(3)式中；δg为火焰的黑度,δm为物料的黑度。Tg为火焰的温度(K)；Tm为物料的温度(K)；Fm为火焰的表面积(即容器的内表面积，m2)；ψg.m为火焰对物料的辐射角系数。由于ψg.m=Fm／Fg×ψm.g而ψm.g=1(4)ψm.g为物料表面对火焰的辐射角系数；Fm为物料的表面积(m2)。将式(4)代人式(3)并转化为对流换热的形式得：αgm=5.699×δgδm×［(Tg/1OO)4-(Tm/1OO)4]／［(l-(1-δg)(1-δm)×ΔT](5)式中，αgm为火焰对物料的辐射传热系数(W／m.℃)；ΔT为燃烧带火焰温度与该带物料温度之差。由公式(5)计算，当空气中氧气的浓度为2l%时：αgm=257．4W／m2·℃