1 窯爐內(nèi)煤粉燃燒的特點(diǎn)
眾所周知，窯內(nèi)煤粉的燃燒處于物料的燒成帶和冷卻帶區(qū)段，強(qiáng)烈的熟料熱輻射使煤粉迅速達(dá)到著火溫度，其燃燒速度主要由煤粉和空氣的混合強(qiáng)度所決定[1]，加強(qiáng)氣流的擾動(dòng)將大大加快煤粉燃燒進(jìn)程。而分解爐內(nèi)煤粉燃燒則處于物料的分解區(qū)段，強(qiáng)烈的吸熱反應(yīng)迅速吸收了燃燒過(guò)程中釋放的熱量，煤粉顆粒升溫速度明顯比窯內(nèi)慢，燃燒溫度也低得多，在800～950℃范圍內(nèi)。因此要保證生料的充分分解，煤粉顆粒在分解爐內(nèi)還必須具有適宜的停留時(shí)間。當(dāng)然，也要注意到爐內(nèi)存在著因物料分解產(chǎn)生的大量二氧化碳。所以爐內(nèi)煤粉燃燒要差，燃燒中產(chǎn)生的現(xiàn)象也明顯不同。不同的窯爐結(jié)構(gòu)及不同的操作條件，窯爐內(nèi)煤粉燃燒的環(huán)境也不盡相同，故燃燒所需要的氣體量也不相同。
2 窯爐的用風(fēng)量
過(guò)剩空氣系數(shù)α是燃燒過(guò)程中的一個(gè)重要參數(shù)，可用以判斷窯爐的用風(fēng)量或煤粉和空氣量的比例情況[2]。不過(guò)，對(duì)分解爐來(lái)說(shuō)，由于爐內(nèi)煤粉分散的不均齊，局部空間可能存在氧氣濃度太低，導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)煤粉的不完全燃燒，因此要結(jié)合不同分解爐的特點(diǎn)，來(lái)考慮爐出口的過(guò)�？諝庀禂�(shù)α。
2.1 窯內(nèi)用風(fēng)
窯內(nèi)用風(fēng)主要是其一次風(fēng)與二次風(fēng)的用風(fēng)，當(dāng)然也包括窯頭、窯尾的漏風(fēng)。二次風(fēng)量受到一次風(fēng)量和熟料冷卻等的影響。一次風(fēng)用于窯頭煤粉的輸送和供給煤中揮發(fā)分燃燒所需的氧。低溫的一次風(fēng)量占入窯空氣量不宜過(guò)多。當(dāng)一次風(fēng)量增加到總空氣量的10%時(shí)，廢氣溫度將上升4℃，相應(yīng)熱耗增加58.5kJ/kg[1]。有人認(rèn)為，在生產(chǎn)上可考慮將煤中揮發(fā)分燃燒所需要的理論空氣量近似看作為一次風(fēng)量，即一次風(fēng)量比例可控制在大約等于煤的揮發(fā)分的百分?jǐn)?shù)[3]。對(duì)于較難著火的煤，應(yīng)采用較低的一次風(fēng)量，但一次風(fēng)量太低也會(huì)影響煤粉著火后的燃燒需要；對(duì)于易著火的煤，一次風(fēng)量就不宜過(guò)小，否則可能使化學(xué)和機(jī)械不完全燃燒損失增加[4]。
對(duì)于預(yù)分解窯，其入窯物料的分解程度受到窯廢氣量的影響，因?yàn)槲锪戏纸馑锜崃坑煞纸鉅t內(nèi)煤粉燃燒熱及窯尾廢氣所含熱量?jī)刹糠纸M成。這樣通過(guò)窯尾的過(guò)�？諝庀禂�(shù)α及氣體成分可分析出窯內(nèi)通風(fēng)情況。表1列舉了國(guó)內(nèi)幾個(gè)生產(chǎn)廠家實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，窯頭一次風(fēng)率(即一次風(fēng)量占入窯總空氣量的比例)及窯尾氣體的過(guò)剩空氣系數(shù)α等情況，表中的一次風(fēng)率不包括窯頭送煤風(fēng)。
表中各廠窯頭所使用的煤粉燃燒器均為三通道噴煤管。一般說(shuō)來(lái)，三通道噴煤管的一次風(fēng)量比例小于15%(含送煤風(fēng))，國(guó)外較先進(jìn)的可以達(dá)到6%～8%左右，國(guó)內(nèi)一般為10%～15%。從表中的一次風(fēng)率來(lái)看，A、B、E三廠比較接近這個(gè)范圍，C廠稍高些。但D廠明顯偏高，這主要是由于該廠地處高海拔地區(qū)(當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?.79×105Pa)，且一次凈風(fēng)為離心風(fēng)機(jī)送風(fēng)，為達(dá)到合適的火焰長(zhǎng)度與形狀，在風(fēng)壓不足的情況下只好靠增大一次風(fēng)量和噴射速度來(lái)彌補(bǔ)，但這樣阻力會(huì)變大，建議可考慮使用高壓風(fēng)機(jī)。
而從窯尾氣體的α來(lái)看，A、E兩廠較為理想，其它三廠均小于1，尤其是D廠，僅為0.941，CO含量高達(dá)3.8%，說(shuō)明窯內(nèi)的用風(fēng)不足，這就難以保證窯內(nèi)煤粉的完全燃燒，未燃燼的煤粉到上升煙道、五級(jí)筒甚至四級(jí)筒內(nèi)繼續(xù)燃燒，生產(chǎn)中此處經(jīng)常發(fā)生結(jié)皮堵塞現(xiàn)象。
但從窯尾溫度來(lái)看，C廠明顯偏高(但燒成帶溫度不高)，說(shuō)明該廠窯內(nèi)排風(fēng)量過(guò)大，一次風(fēng)混合不理想，火焰拉長(zhǎng)，使火焰的高溫部分遠(yuǎn)離了窯頭。
2.2 分解爐的用風(fēng)
實(shí)際生產(chǎn)中為了保證爐內(nèi)煤粉的燃燒完全，對(duì)分解爐的用風(fēng)要求較高，但較為復(fù)雜，這不僅與分解爐的爐型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、操作等密切相關(guān)，還要受到窯、冷卻機(jī)的操作、三次風(fēng)抽風(fēng)點(diǎn)的位置等影響。就三次風(fēng)而言，其氣流入爐的起始狀態(tài)以及在爐內(nèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)煤粉的著火和生料的起始升溫有明顯的影響[5]。入爐風(fēng)與煤粉的充分混合對(duì)爐內(nèi)煤粉的燃燒反應(yīng)極為有利。目前有的廠家考慮把分解爐的煤粉燃燒器改為三通道噴煤管，也是基于這方面的一個(gè)想法。本文僅從入爐三次風(fēng)量V3、煤粉燃燒所需理論空氣量、爐出口過(guò)�？諝庀禂�(shù)α及出爐氣體O2、CO含量4個(gè)方面，對(duì)國(guó)內(nèi)幾個(gè) 廠家加以對(duì)比分析，如表2所示：
