摘要:

文章簡要介紹了無煙煤的燃燒、控制及其在新型干法水泥生產線上的實際應用。?

我國生產水泥以燃煤為主。近年來，我國新建和改造了許多水泥新型干法窯，使水泥生產對煤的需求量大大增加。然而，盡管我國煤炭儲量豐富，品種齊全，但在全國煤炭儲量分布及品種分布上，卻是不平衡的。許多地區的煤炭主要是無煙煤。為使這些地區能用當地產的無煙煤或者有效利用無煙煤替代部分煙煤生產水泥，來增加工廠經濟效益，減輕交通運輸的壓力，且合理地利用燃料，對降低企業生產成本具有較大作用。

無煙煤與煙煤的主要區別在于無煙煤揮發份較低。由于揮發份較低，不易著火。?

1 煤的燃燒燃燼特征?

煤在生物化學階段的形成條件不同，相同等級，但來源不同的煤，可能會有不同的特征，我國的原煤主要形成在石碳紀，相對二疊紀形成的原煤活性要好。我國南方產煤區地質結構復雜，其煤質也復雜。?

煤粒子的燃燒可以被看成是兩個連續的反應過程。?

1.1 揮發份的排出和燃燒。煤粒子被加熱，揮發份排出，揮發份排出的氣體一般具有較低的著火溫度，極易與周圍的空氣混合并達到著火溫度迅速燃燒，揮發份的排出量取決于煤的種類和加熱速度。一般來說，揮發份的排出和燃燒很快就可以完成，其數量級<0.1s。揮發份排出后的殘余物質近似一種疏松的焦炭粒子。也就是說煙煤和無煙煤在揮發份排出后都近似一種疏松的焦炭粒子。?

1.2 焦炭粒子的燃燒。

焦炭粒子的反應速率可受化學反應速率控制（化學控制）或受邊界層速率控制（擴散控制），焦炭粒子的燃燼時間比較長。焦炭粒子的燃燼時間取決于下列因素：①粒子的孔隙率（取決于每個品種的優劣）；②焦炭粒子的粒徑dp；③氧的分壓O?2%；④溫度t。?

各因素的影響程度取決于反應是化學控制的還是擴散控制的，化學反應的速率隨溫度的增加而增加，就焦炭粒子的燃燒溫度來說，當溫度上升大約70℃時化學反應速率將提高一倍。邊界層中的擴散速率也隨溫度的增加而增加，但速度相對較慢，在高溫范圍內，燃燒時擴散控制的煙煤和無煙煤的燃燒反應速率之間的差異不

明顯，在中等溫度控制范圍內燃燒時由化學控制的，兩者之間則存在明顯的差異。?

回轉窯燃燒器的高溫燃燒是擴散控制的，分解爐的中等溫度燃燒則是化學控制的。?

基于以上原理我們分別探討一下無煙煤在窯頭燃燒器及窯尾分解爐的燃燒情況。?

2 無煙煤在窯頭燃燒器的使用?

新型干法水泥生產線裝備有現代化的燃燒器，現代化的燃燒器配備有適當的火焰調節裝置，可以使無煙煤沒有任何問題地在窯頭進行燃燒。?

燃燒器的作用不僅僅是輸送和分布煤粉，更主要的是保持火焰的理想長度和合適的氣體流場。火焰的長度對于新型干法窯來講十分重要，火焰如果過短，煤的潛熱只能在較小體積內釋放出來，火焰的溫度就會在局部變得很高，相反，如果火焰長度加長，溫度就會下降。火焰的長度主要靠燃燒器的推動力進行控制。?

燃燒器的推動力=一次空氣（kg/s）×燃燒器尖端風速（m/s）

當燃燒器推動力加大時火焰長度縮短。?

原煤的種類對火焰的長度并不十分重要，只要求單個煤粒子的燃燼時間小于其在火焰中的停留時間即可。?

如果目標是讓無煙煤與煙煤保持相同的火焰長度，那么就必須對煤粉的燃燼時間進行補償。簡單的做法就是將無煙煤磨得更細一些。?

3 無煙煤在分解爐的使用?

分解爐的作用是在固相懸浮于熱氣體的條件下完成碳酸鹽的分解吸熱反應。?

在所提供的熱量不能使生料完全分解的情況下，分解過程可按CO2的分壓達到某一平衡狀態考慮。一般來說分解爐的平衡狀態溫度處于850～900℃范圍。

與使用煙煤相比，由于無煙煤揮發份較低，因此需要一個相對較大的分解爐，以期獲得相同的生料分解率和相同的煤粉燃燼程度，或者要求一個較高的操作溫度，或者將無煙煤磨得更細一些。

當三次風溫較低時，無煙煤揮發出來的氣體往往不能產生足夠的熱量使溫度升高。所以將煤粉直接喂入溫度范圍通常在1000～1200℃的上升煙道廢氣中可確保煤粉燃燒。?

4 無煙煤的具體使用?

在使用無煙煤時主要采取了以下成功做法：?

4.1 合理制定無煙煤采購指標。分析認為無煙煤不易著火，因此采購無煙煤時應盡量提高無煙煤的熱值，以彌補其揮發份不足的缺陷。

4.2 控制合理的煤粉細度。?

4.3 合理調節窯頭燃燒器，加大一次風推動力，控制火焰形狀，保證無煙煤快速燃燼。?

4.4 做好煤料對口工作，防止因原煤轉換造成產品質量波動。?

4.5 由于無煙煤易磨性往往差于煙煤，合理控制原煤水分，有利于磨機產量穩定。?

［參考文獻］

［1］ 水泥用無煙煤標準樣［S］.

作者：姚大博，高 翔