水泥回轉窯富氧燃燒的有效應用

　　富氧燃燒技術的應用，一方面可使火焰溫度及黑度提高，從而加強火焰對物料的輻射傳熱能力，同時因空氣量減少，煤燃燼程度提高，使燃料的燃燒效率提高，達到節(jié)能降耗，減少環(huán)境污染，在燃燒空間中引入氧氣，可在各類工業(yè)中用來增強燃燒過程，縮短燃燒時間
　　一.在水泥回轉窯中應用富氧燃燒的主要有三中方式
　　1.把氧氣引入主空氣流，即引入主燃燒器中；
　　2.除了標準的空氣燃料燃燒器外再利用一個氧化燃料燃燒器；
　　3.以及把氧氣噴入回轉窯，尤其是噴入裝料和火焰之間的區(qū)域中以改進火焰特性；
　　二.把氧氣引入水泥生產設備中的每一種方法都有它的優(yōu)點，也有它的缺點
　　1.比如，把氧氣引入主空氣流限制了能夠被引入窯內氧氣的總量，因為現(xiàn)代水泥窯只利用作為主空氣流的總空氣量的5-10%，為了把有用的氧氣量引入窯內，需要大大提高在空氣中氧氣的濃度。增加氧氣濃度將導致潛在的安全問題，因為在空氣進入要的燃燒I區(qū)之前，燃料已與富氧的空氣接觸，從而可能過早的燃燒，或者甚至造成爆炸。
　　2.由于煤燃燒速度的提高，使火焰長度縮短，若操作不當，易造成短焰急燒，使高溫部分過于集中易燒垮“窯皮”及襯料，不利于窯的長期安全運轉。
　　3.由于氮氣的減少，導致窯內對流減弱，不利于對流熱，并增加窯內溫度的不均勻性和易產生熱斑。
　　傳統(tǒng)水泥生產過程：煅燒工藝對能耗的影響最大，其主要的影響來自熱損失，系統(tǒng)大量排出的廢氣帶走的熱焓損失，熟料帶走的熱損失，窯體向外界散失的熱量損失等。
　　采用富氧燃燒工藝：增產節(jié)能主要以降低煙氣總量，減少廢氣，熟料帶走的熱焓為目的，同時，與水泥煅燒工藝更有效率的工藝過程設計則以增強富氧與熟料之間的換熱，回收并有效的減少熟料帶走的熱量損失為主要目的。它的研究表明，有控制過程的富氧燃燒，可使廢氣排放量如CO，NO_X等有害氣體的產生量下降，有助于環(huán)保。
　　為其劣勢而采取的措施：為充分發(fā)揮富氧燃燒的優(yōu)勢而避免帶來的不利影響，必須在燃燒設備及工藝操作方面作相應的調整，如采用新型的適于富氧燃燒的燃煤噴槍，或在煤燃燒時適當提高煤粉噴出速度，并努力實現(xiàn)煙氣循環(huán)利用，加大窯內氣流動量，改善窯內對流傳熱等，以滿足對生產對火焰長度及溫度場的要求。
　　制氧設備及成本的限制：隨著社會對節(jié)能環(huán)保的要求日趨強烈以及高效制氧技術的發(fā)展，富氧燃燒在水泥窯的應用已經成為現(xiàn)實。針對水泥回轉窯的富氧燃燒過程有別于其他一般的，通常的富氧燃燒概念，倡導一種于水泥回轉窯熟料生產工藝相結合的全富氧燃燒方法，富氧作為氧化劑加入到煅燒窯里。
　　三.如下措施實現(xiàn)工藝目的
　　1.在主空氣中引入經預熱的富氧空氣，以實現(xiàn)強化燃燒。
　　傳統(tǒng)上，氧化劑在常溫下于燃燒空間附近直接引入水泥生產設備，這將導致一系列的不利于窯爐燃燒的問題，經預熱的富氧空氣的引入，有助于燃燒過程，允許燃料更迅速點火和燃燒，而且，因為是熱的氧化劑與燃料混合，能迅速引發(fā)點火，不僅增強了燃燒過程，對輻射也具有積極的影響，其機理與上述介紹相同。
　　2.在次級空氣流的上游增加富氧空氣流，增強對熟料冷卻的同時預熱了富氧空氣，由于氧氣引入而使窯生產率的增長會造成現(xiàn)有燃燒空氣的減少，它間接的降低了熟料冷卻器的冷卻能力，因而使得離開回轉窯的熟料過熱 ，熱量損失巨大。
　　水泥富氧助燃通過在熟料冷卻器之前將現(xiàn)有的空氣量添入顯著數(shù)量的氧氣，增加了通過熟料冷卻器的總氣體流量，從而減少了這種負面的影響，它不僅由于補充冷卻了熟料，而且把噴射進入的氧氣溫度加到約400℃~900℃之間的值，提高了水泥生產設備的熱效率；
　　對于一個中等規(guī)模的水泥窯，如果噴入窯內的總補充氧氣量其溫度從常溫增加到約900℃，由氧氣接受到并再引入窯內的功率約為1.4兆瓦。這個氧氣消耗使氧化劑中的氧氣濃度增加到約23%，它正好在可接受的氧氣富集量級內。
　　3.經預熱的富氧氣體使得在窯中燃燒過程獲得改進，尤其在具有灰粉再循環(huán)的系統(tǒng)的水泥生產設備中，這種改進燃燒過程特別有利，因為增強的燃燒過程允許更大量獲得灰粉通過窯爐作再循環(huán)，抵消了灰粉對燃燒過程的抑制作用，而對燃燒器性能和窯溫度沒有不利的影響。
　　4.在有格柵冷卻器的回轉窯中，以一部分普通空氣作為熟料的冷卻風，而富氧空氣則與上述介紹的一樣回收熱源后進入窯爐，而次級空氣流的普通空氣則僅以滿足熟料冷卻為目的，經與三級風換熱后隨廢氣排放，增強對熟料的冷卻的同時預熱了富氧空氣，氧化劑在熟料冷卻器引入導致大量的廢氣直接排放，造成大量的熱損失，常溫下于燃燒空間附近直接引入水泥生產設備，也導致很多不利于窯爐燃燒的問題，通過合理布置格柵冷卻器的冷卻風，使富氧與普通空氣分開，講富氧三次風經預熱后送入窯外分解爐，則有助于燃燒過程，其機理與上述介紹相同。
　　總之，富氧燃燒應用于水泥窯，它主要以改善煤的燃燒條件，縮短燃燒所需的時間，實現(xiàn)燃料的完全燃燒，使傳熱速率大幅度提高為目的，進而以減少喂煤量，或增加產能而達到節(jié)能降耗。