回转窑的火焰形状受哪些因素影响？.docx

回转窑的火焰形状受哪些因素影响？目录1 .前言22 .气体在窑内的流速：气体流速愈快则火焰愈长22. 1.气体流速对火焰长度的影响：23. 2.一次风速的双重作用：24. 一次风对不同煤质的影响33.1.风量对不同煤质的影响：33.1.1.高挥发份屎：33.1.2.低挥发份煤：43. 2.风速对不同煤质的影响：64.煤粉燃烧速度：煤粉燃烧速度加快使火焰长度缩短64. 1.煤粉细度：74. 2.二次空气温度：74. 3.喷煤嘴的形式：74. 4.煤的挥发分：75.煤粉质量及其用量的影响75. 1.煤粉的挥发份75. 2.煤粉的灰份85. 3.煤粉的水份85. 4.煤的用量86. 喷煤管位置86.1.喷煤管位置与一、二次风混合86. 2.火焰形态与燃烧效率97.窑内温度、生料和空气量对火焰的影响97. 1.窑内温度的影响：97. 2.生料的影响：97. 3.空气量的影响：98.物料成分的影响98. 1.物料成分合理的影响：108. 2.物料成分不合理的影响：109. 总结101 .前言回转窑，这个在工业领域尤其是水泥、冶金等行业中扮演着重要角色的设备，其内部的火焰形状其实是一个非常重要的工艺参数。它不仅影响着回转窑的热效率和产品质量，还是工艺控制的关键指标。但是，回转窑的火焰形状受到哪些因素的影响呢？2 .气体在窑内的流速：气体流速愈快则火焰愈长2. 1.气体流速对火焰长度的影响：在回转窑中，气体的流速对火焰长度有显著影响。气体流速愈来愈快，则火焰愈来愈长，而气体流速又受一次风速和水泥回转窑尾排风的影响。一次风速增加，一方面能提高煤粉的有效射程，使火焰拉长，另一方面又使风煤混合均匀，使燃烧速度快，火焰短，这是两个相反的作用。同时为了防止“回火”，喷出速度应比火焰扩散速度大。喷出速度与水泥回转窑的直径有关，大直径的水泥回转窑要求较高的喷出速度，较小的水泥回转窑喷出速度取小值。通常喷出速度与直径有关，大直径的水泥回转窑要求较高的喷出速度，较小的水泥回转窑喷出速度取小值，通常喷出速度与直径基本成直线关系，这样可以获得合适的火焰长度，为火焰与物料之间的热交换创造良好的条件。水泥回转窑尾排风增加，使水泥回转窑尾负压增加，二次空气增加，使火焰外气体流速增加，从而将火焰拉长，在正常生产中通常是用政变水泥回转窑尾排风或降低三次风（新型干法水泥回转窑）、增大水泥回转窑尾负压的办法，来改变火焰的长度。3. 2.一次风速的双重作用：a、煤粉有效射程的提高：当一次风速增加时，它能够提高煤粉的有效射程,进而拉长火焰。这是因为高速的气流能够更有效地携带煤粉，使其在窑内分布更广。b、风煤混合与燃烧速度：另一方面，一次风速的增加也会使风与煤粉的混合更加均匀，从而加快燃烧速度。这种情况下，火焰可能会变短，因为燃料在短时间内更完全地燃烧。这两个作用在一定程度上是相互矛盾的。C、窑尾排风与负压：窑尾排风的增加会导致窑尾负压增大，这也会影响火焰的形状和长度。负压的增大有助于拉长火焰，因为它改变了窑内的气流动态。d、火焰长度的调整：在实际生产中，操作人员通常会通过改变窑尾排风或调整三次风来精确控制火焰的长度。这种调整对于确保回转窑的稳定运行和产品质量至关重要。3.一次风对不同煤质的影响3. 1.风量对不同煤质的影响：4. 1.1.高挥发份煤：对于挥发份高的煤，应增加一次风的使用量。若风量不足，挥发份不能迅速燃烧，会导致火焰拉长且温度下降。充足的一次风可以确保挥发份的充分燃烧，维持火焰的稳定和窑内温度。煤的高挥发分是有利于锅炉燃烧效率提高的。目前所规定的锅炉用煤的挥发分为2837%,主要是为了限制低挥发分煤；煤的挥发分大于37%更有利于点火和燃烧。工业锅炉中高挥发分煤的燃烧状况优于低挥发分煤，但考虑通常情况下不能保证高挥发分煤的供给，才限定了煤的挥发分小于37%。锅炉燃烧主要通过燃烧温度、配风和后续脱硫脱硝等方式实现清洁燃烧，燃用高挥发分煤的主要风险是NOX排放量可能会增加。下面通过文献分析及实验事实进一步明确高挥发分煤在工业锅炉燃烧过程中NOx排放规律。我国煤炭储量中低变质烟煤储量丰富，约占32%,尤其是发现内蒙古和陕西的神府东胜矿区，以及新疆的准东哈密矿区储存着大量的长焰煤和不黏煤，预计地质可采储量约为5000亿吨。其煤质共同特点为挥发分较高，均在33%45%之间，易着火和燃尽，煤中灰分较少，属于低特低灰煤，煤灰成分中K,Ca,Na等碱金属的成分较高，灰熔点较低，普遍低于1200°C,在燃烧过程中易结渣和沾污。这部分煤中水分差异较大，收到基水分变化范围从10%30%之间。高挥发分煤在进入燃烧区域之后迅速升温，释放大量挥发分，能够快速着火燃烧，因而高挥发分煤机组具有燃烧效率高、机组负荷灵活性好的特点。与此同时燃用高挥发煤的过煤程中也会有一些安全威胁，主要包括高挥发分煤的氧化自燃，甚至是爆炸和低灰熔点的高挥发煤的炉膛结渣和沾污问题。前者主要是高挥发分煤中氧含量较高，挥发分析出温度较低，而且挥发分释放量大，因而容易在堆积状态下发生自燃和在制粉系统中干燥和输送过程中，由于缓慢释放出挥发分的迅速着火而发生爆炸，因而对于高挥发分煤要合理控制煤粉的堆放和上煤过程，不形成过多的煤粉堆积或者过长的堆积时间。保证制粉系统的气密性，提高煤粉细度和选择合适的磨煤机出口一次风温；后者主要是由于进入炉膛之后高挥发分煤的释放的大量挥发分迅速着火燃烧使炉膛的温度迅速上升同时产生大量的NOxo另外高挥发分煤由于燃烧初期热负荷较大和煤灰成分中低灰熔点的碱金属含量高，往往形成结焦和水冷壁玷污。可以通过四种办法加以缓解：一是合理的炉膛结构设计，选择适当大的炉膛结构参数能够改善炉内的燃烧状况，能够同时实现增加烟气的停留时间，降低屏底的烟气温度和降低炉膛热负荷参数，这是对燃用具有严重结渣倾向煤种最直接的防结渣措施;二是采用动力用煤的混烧，主要用于解决炉膛的结渣问题，采用灰熔点较高的煤与这些低灰熔点的高挥发分煤混烧可以有效的提高燃煤灰熔融特性，缓解炉膛结渣的问；三是合理布置吹灰器，在炉膛、屏区和对流受热面中布置完备的吹灰器，并定期吹扫，能够有效的解决炉内的严重结渣所造成的安全生产问题;四是是通过分级空气燃烧，限制燃烧初期的热负荷。因高挥发分煤种的着火和燃尽效果均较好，降低炉膛燃烧器区域的温度，既能够减轻炉膛结渣的倾向，同时可以有效的控制燃烧初期NOx的生成量，降低机组的NOx的排放。5. 1.2.低挥发份煤：对于挥发份低的煤，应减少一次风的使用。风量过多会导致煤粉着火延迟,并可能造成局部高温。控制一次风量有助于煤粉的顺利着火，避免回转窑内温度分布不均。低挥发份无烟煤的煨烧操作的主要特点：低挥发份无烟煤因为煤粉本身的低挥发份、高灰分、固定碳含量高等原因,所以与烟煤煨烧的存在较大区别。低挥发份无烟煤煨烧有以下几个特点：1、低挥发份无烟煤着燃点高，点火升温阶段煤粉不易燃烧，窑头容易黑火,增大了点火升温柴油的消耗量。09年累计平均每1小时升温消耗0.8t柴油。2、低挥发份无烟煤燃尽时间长、黑火头长，造成窑尾温度高，五级筒溜子温度倒挂，导致窑尾烟室、窑尾缩口、五级筒入窑溜子结皮多。3、低挥发份无烟煤着火温度高，因此二、三次风温在操作上要偏高控制，才能保证无烟煤充分燃烧。4、采用低挥发份无烟煤煨烧的回转窑容易在17m处及窑尾形成结圈，影响窑内通风。低挥发份无烟煤的日常工艺管理的工作重点1、从源头控制，严把进厂原燃材料的采购和验收管理1.1 进厂石灰石质量的控制石灰石供应为民采且无预均化堆场，存在着矿点多，硅、镁含量高，分布不均匀，开采不规范等问题。不但影响配料而且给煨烧和提升无烟煤掺入量带来较大困难。为此我们成立了专职石灰石矿山管理员定期对供应矿点进行普查和摸底，做好进场石灰石质量的控制。1.2 加强进厂原煤源头控制及质量验收管理，保证化验数据真实。进厂原煤源头控制上首先要求供应商从矿点抓起，在装车前进行化验，合格后才可装车。通过编写供应商须知、控制过磅时间和加强公司相关岗位从业人员的警示教育，使用单位采取密码封存送检等方式，连续3年来使进厂煤与入磨煤平均灰分绝对差值小于1%,有效防止弄虚作假，较好的维护公司利益和商誉，同时为回转窑稳定煨烧奠定基础条件。2、通过技术研讨解决无烟煤的燃烬时间长等突出问题1.1 将缩口尺寸扩大至1.80米，降低炉内风速，延长煤粉颗粒在炉内停留时间。1.2 加强煤磨预检预修，因无烟煤易磨性差钢球消耗偏大，所以要根据煤粉细度及时调整钢球级配，并加强日常对袋收尘关键部位的点巡检提高煤粉质量。1.3 改造前结皮较多，将窑磨巡检工集中在一起清结皮减轻系统阻力，建立班组与窑产质量挂钩的考核激励制度，取得较好的效果。1.4 通过修改原燃材料合同指标，将无烟煤全硫含量降至1%以下，不但减少硫碱等有害成分对耐火砖的侵蚀，还缓解了有害成分在窑尾循环富集形成结皮。1.5 提供高温助燃空气温度，保证无烟煤及时着火和尽快燃烧。分宜海螺无烟煤挥发份平均在2.7%左右，同等条件下着火温度要比一般烟煤高200以上,其燃烬时间要比一般烟煤长一倍多。通过对篦冷机挡风墙增高IOCm等技改，在正常煨烧时三次风温度稳定在950±20oC,分解炉出口温度控制在860-870oC之间，使C5筒和分解炉出口温度倒挂现象有所缓解。有效防止了因C5下料溜子结皮而造成下料波动或堵塞对窑热工制度的影响。3、统一操作思想，优化操作参数。首先加强操作员后备队伍培养，严格要求每班窑磨操作员写本班操作心得,为下班操作员提供调整建议。并利用操作员研讨会议加强技术间交流和学习，针对窑磨系统出现新变化时及时组织召开研讨会，制定相应调整措施。4、根据原材料品质和窑工况条件，合理调整配料方案。通过修订原燃材料采购合同中对关键指标，加强配料管理和优化回转窑煨烧工艺条件等环节入手，将三个率值控制范围调整到KH：0.90±0.1;SM：2.55±0.1;IM：1.58±0.05,熟料易烧性得到进一步改善,回转窑产质量也相应得到同步提高。5、严格控制尾温，做好日常对窑尾烟室、缩口的结皮清理工作。低挥发份无烟煤煨烧的窑系统尾温高，容易在窑尾及入窑溜管内结皮，所以每班接班后都要组织一次对窑尾烟室、缩口结皮的清理，以降低系统阻力，提高回转窑运行质量。凡是窑系统止料停机的，一定会对五级筒下料溜子及炉内结皮进行清理后，才能会点火升温。3. 2.风速对不同煤质的影响：a、高挥发份、低灰份煤：对于这类煤质，可以适当提高一次风的风速。这将加快燃烧速度，提高火焰温度，从而提升回转窑的工作效率。高速的一次风有助于煤粉与空气的充分混合，促进燃烧反应的进行。b、低挥发份煤：对于挥发份低的煤，应降低一次风的风速。过高的风速可能导致黑火头伸长，使高温区域远离窑头。降低风速可以确保煤粉在窑头附近充分燃烧，维持窑内温度的稳定分布。4.煤粉燃烧速度：煤粉燃烧速度加快使火焰长度缩短在回转窑操作中，煤粉燃烧速度是决定火焰长度的关键因素之一。煤粉燃烧速度的加快通常会导致火焰长度的缩短。影响燃烧速度的因素有以下几方面:4. 1.煤粉细度：a、细节影响：煤粉细度越细，其表面积越大，与氧气的接触面积相应增加,从而提高了燃烧速度。b、数据支持：理论上，煤粉细度每提高一个细度等级，其燃烧速度可能会有明显的提升。4. 2.二次空气温度：a、温度效应：提高二次空气温度可以显著加快煤粉的燃烧速度，从而缩短火焰长度。b、实际操作：在回转窑操作中，通过调整二次空气的温度，可以有效地控制煤粉的燃烧速度和火焰形态。4.1 喷煤嘴的形式：a、混合效果：喷煤嘴的设计对风和煤粉的混合效果有直接影响，混合越均匀，煤粉的燃烧速度越快。b、技术优化：改进喷煤嘴的设计，以提高风煤混合的均匀性，是提升煤粉燃烧效率的有效途径。4. 4.煤的挥发分:a、挥发分作用：挥发分含量高的煤着火点低，发热过程持续较长，因此火焰较长；而挥发分低的煤则相反。b、理想范围：为了保持回转窑内火焰的长度和均匀性，通常要求煤的挥发分含量在18%25%之间。5.煤粉质量及其用量的影响在回转窑操作中，煤粉的质量和用量对窑内火焰形态、温度分布以及燃烧效率具有显著影响。以下是对这些影响因素的详细分析：5.1. 煤粉的挥发份低挥发份煤粉(15%):这种煤粉容易形成黑火头长、高温部分短、局部火焰温度高的特点。由于挥发份含量低，煤粉着火较晚，导致黑火头部分较长，同时高温区域相对较短。高挥发份煤粉(>30%)：高挥发份煤粉发火快，但由于挥发份的分储与燃烧需要一定时间，且焦炭粒表面气体层较厚，因此焦炭开始燃烧时周围的氧气已不多。这导致火焰距离窑头较近，温度稍低，且高温部分较长。5. 2.煤粉的灰份影响：煤粉灰份增大时，其发热量会降低，同时燃烧速度会减慢。这会导致火焰伸长且温度降低。灰份的增加不仅降低了煤的有效热值，还影响了煤粉的燃烧性能。5. 3.煤粉的水份影响：水份增加时，火焰温度会降低，同时黑火头会拉长。这是因为水份在燃烧过程中需要吸收热量进行汽化，从而降低了火焰温度。同时，水份的存在也可能影响煤粉与氧气的接触和燃烧反应。5. 4.煤的用量影响：一次风中煤的浓度越大，煤粉与一、二次风混合的时间越长，燃烧所持续的时间也越长。因此，在保持一次风量不变的情况下，增加煤的用量会导致火焰伸长。这是因为更多的煤粉需要更长的时间来完全燃烧，从而延长了火焰的长度。6.喷煤管位置喷煤管在回转窑中的位置对火焰形态有显著影响，主要体现在一、二次风的混合程度和燃烧时间上。6.1.喷煤管位置与一、二次风混合当喷煤管位于二次风入窑位置内部时，会导致一、二次风的混合较弱。由于混合不充分，燃烧过程被延长，进而使得火焰伸长。这种情况通常发生在需要较长火焰以更好地覆盖和加热物料时。若喷煤管被放置在二次风入窑位置之前，一、二次风的混合会得到显著加强。强化的混合效果促使燃烧更为迅速和集中，从而导致火焰缩短。这种设置适用于需要高燃烧效率和集中热释放的场合。6. 2.火焰形态与燃烧效率火焰的伸长或缩短不仅影响窑内的温度分布，还直接关系到燃烧效率。伸长的火焰可能导致热量分散，降低燃烧效率；而缩短的火焰则有助于集中热量,提高效率。根据不同的生产需求和物料特性，操作人员需要精确调整喷煤管的位置，以获得最佳的火焰形态和燃烧效果。7.窑内温度、生料和空气量对火焰的影响回转窑内的温度、生料和空气量是影响火焰形态和燃烧效率的关键因素。以下是对这些影响因素的详细分析：7. 1.窑内温度的影响：a、低温环境：在低温条件下，即使窑内有足够的空气，煤粉也可能无法完全燃烧。这是因为温度不足以达到煤粉充分燃烧所需的点火温度，从而导致燃烧不完全。b、燃烧效率：窑内温度的高低直接影响煤粉的燃烧速度和燃烧效率。温度过低会导致燃烧速度减慢，燃烧效率降低。7. 2.生料的影响：a、生料层厚度：当生料层较厚或生料逼近窑头时，会对火焰产生影响。厚实的生料层会吸收大量的热量，从而降低窑内温度，进而影响火焰的形态和温度。此外，生料逼近窑头会限制火焰的伸展空间，使火焰缩短。b、物料特性：生料的成分、粒度和湿度等特性也会影响火焰的燃烧效果。例如，湿度大的生料会吸收更多的热量才能干燥和预热，从而影响火焰的温度和形态。7. 3.空气量的影响：a、过剩空气量：当窑内过剩空气量过多时，会导致火焰温度降低。这是因为过多的空气会带走热量，使火焰温度下降。b、空气量不足：相反，如果窑内空气量过少，则会引起不完全燃烧。煤粉在缺氧的环境下无法充分燃烧，会产生大量的未燃尽碳粒和有害气体。8.物料成分的影响回转窑内物料成分对火焰形态和温度有着显著的影响。以下是具体分析:8. 1.物料成分合理的影响：当窑内物料成分合理，熟料结粒细小均匀时，物料的翻滚灵活，有利于火焰的均匀加热。这种条件下，火焰形状良好，温度较高，有助于实现高效的煨烧过程。8. 2.物料成分不合理的影响：当物料成分不合理，如液相量过多时，会导致烧成范围变窄，易使物料结成大块。大块物料的形成会限制火焰温度的提高，因为大块物料需要更多的热量才能加热到相同的温度，此外，物料成分不合理还可能导致结圈现象，这会进一步影响火焰的形态，通常会使火焰缩短，影响窑内的热工制度。9.总结作为工业领域的从业者或者对这方面感兴趣的朋友，你又是如何看待回转窑的火焰形状这一话题的呢？是否也有自己独到的见解和经验呢？欢迎大家在评论区留言交流哦！在这里，我们也要提醒大家注意一点：虽然火焰形状的控制非常重要，但在实际操作中也要注意安全。回转窑的高温环境和复杂的工艺条件都要求我们保持高度的警惕和严谨的操作态度。