石灰生產(chǎn)工藝

H:\精品資料\建筑精品網(wǎng)原稿ok（刪除公文）\建筑精品網(wǎng)5未上傳百度目錄前言第一部分、回轉(zhuǎn)窯基礎(chǔ)理論部分活性石灰石灰活性石灰活性石灰質(zhì)量要求煅燒活性石灰的原料原料的選擇理化指標(biāo)燃料與燃料燃燒燃料熱值燃料燃燒空氣與燃燒熱量換算傳熱活性石灰的煅燒設(shè)備回轉(zhuǎn)窯豎式預(yù)熱器豎式冷卻器燃燒器排煙機(jī)收塵器活性石灰的煅燒活性石灰的煅燒機(jī)理活性石灰的煅燒過程第二部分、回轉(zhuǎn)窯操作基礎(chǔ)部分回轉(zhuǎn)窯的點(diǎn)火操作點(diǎn)火前的檢查點(diǎn)火前的準(zhǔn)備點(diǎn)火操作烘窯與升溫烘窯升溫的目的烘窯升溫曲線窯況烘窯升溫回轉(zhuǎn)窯的加料操作回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)操作第十一章、回轉(zhuǎn)窯的火焰調(diào)整第十二章、回轉(zhuǎn)窯與結(jié)圈活性石灰回轉(zhuǎn)窯操作手冊前言回轉(zhuǎn)窯作為煅燒活性石灰的窯爐,隨著鋼鐵冶煉工藝發(fā)展的需要,經(jīng)過長期的生產(chǎn)實(shí)踐表明,它在滿足鋼鐵冶煉需要的同時,亦在其它冶金行業(yè)中充分地體現(xiàn)出了它在大工業(yè)生產(chǎn)中的優(yōu)越性和可持續(xù)發(fā)展的遠(yuǎn)景。活性石灰產(chǎn)品,在鋼鐵企業(yè)特別是在轉(zhuǎn)爐煉鋼中被廣泛的使用,用作造渣劑。在縮短冶煉時間,提高產(chǎn)品質(zhì)量,優(yōu)化冶煉技術(shù),提高經(jīng)濟(jì)效益等方面都發(fā)揮出了極其重要的作用。隨著回轉(zhuǎn)窯操作技術(shù)和活性石灰煅燒工藝的發(fā)展和需要,如何更進(jìn)一步地提高、完善和統(tǒng)一對回轉(zhuǎn)窯操作知識的認(rèn)識,達(dá)到理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合的目的,仍是活性石灰煅燒技術(shù)發(fā)展過程中不可忽視的課題。堅持遵循理論理念,是提高回轉(zhuǎn)窯操作水平的基本保證。在生產(chǎn)實(shí)踐中探索積累經(jīng)驗(yàn),是提高回轉(zhuǎn)窯操作水平的有效手段。在有關(guān)專家,工程技術(shù)人員的幫助下、在生產(chǎn)操作人員的配合下。以貼近生產(chǎn)實(shí)際為主導(dǎo),圍繞回轉(zhuǎn)窯的操作和活性石灰煅燒工藝,收集,整理匯編了《活性石灰回轉(zhuǎn)窯操作手冊》。借此而達(dá)到提高操作技術(shù)水平,穩(wěn)定生產(chǎn)運(yùn)行,增強(qiáng)生產(chǎn)意識,完善生產(chǎn)管理,推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的目的。第一部分回轉(zhuǎn)窯基礎(chǔ)理論部分第一章活性石灰一、石灰所謂石灰:是煅燒天然碳酸鈣的產(chǎn)品,呈白色,由(CaO)和一些雜質(zhì)組成。,與水結(jié)合能夠迅速分解(反應(yīng))并釋放出熱量的物質(zhì)。石灰與水發(fā)生反應(yīng),生成Ca(OH)2(氫氧化鈣)。也常被稱之為消石灰或熟石灰。其化學(xué)反應(yīng)式為:CaO＋H2O＝Ca(OH)2。這時,若將Ca(OH)2(氫氧化鈣)加熱至580℃以上時,Ca(OH)2(氫氧化鈣)即可發(fā)生化學(xué)反應(yīng),放出水份。又能生成CaO(氧化鈣)。即:Ca(OH)2＝CaO＋H2O↑。石灰按種類劃分:有普通石灰、高鎂冶金石灰(白云石)、活性石灰三大類。而用于區(qū)別它們的主要指標(biāo)是:CaO、MgO的含量和活性度指數(shù)。表一名稱CaO%MgO%活性度ml普通石灰≥80≤5≥180高鎂石灰≥815—12≥180活性石灰≥90≤0.7≥300石灰的用途是非常廣泛的。常見于建筑、建材、冶金、化工、輕工、環(huán)保、醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)等眾多領(lǐng)域。特別是在煉鋼、煉鐵、燒結(jié)、銅、鋁冶煉等行業(yè)中,將石灰作為造渣劑、溶解劑或燒結(jié)材料等方面,它都發(fā)揮出了非常重要的作用。石灰在被廣泛使用的眾多領(lǐng)域中,冶金(冶煉)工業(yè)對石灰的需求量是最大的,而將石灰用于煉鋼的消耗量又是最多的。鐵,是一種用途非常廣泛的金屬材料。可是,由于鐵中所具有的碳含量較高,硫、磷、硅等雜質(zhì)較多的特點(diǎn),在使用中,這一特點(diǎn)在很大程度上影響了材質(zhì)的性能、性質(zhì)。由此,便產(chǎn)生了鐵在使用中的有限性和局限性的問題。為了適應(yīng)和滿足對金屬材料的使用要求,就要得到一種性能優(yōu)于鐵的金屬材料。這時,就必須要改進(jìn)鐵的性質(zhì)。為此,便產(chǎn)生了將鐵回爐經(jīng)過再次高溫冶煉,同時加入新的元素原料,也就是所謂的煉鋼。由于冶煉工藝的不同,鐵被煉制成了性能各異的鋼。在這個冶煉過程中,將鐵轉(zhuǎn)化為鋼的基本冶煉過程包括:將鐵中的碳含量調(diào)節(jié)降低到要求的范圍內(nèi)。除去金屬中的非金屬物質(zhì)(硅、碳等)和有害氣體。除去金屬中的有害元素(硫、磷等),達(dá)到規(guī)定的要求。加入產(chǎn)品所需的合金,改變成分結(jié)構(gòu)。提高冶煉溫度,改變金屬性質(zhì)并能順利完成澆鑄。在將鐵向鋼轉(zhuǎn)化的冶煉過程中,當(dāng)鐵水中的硅含量超過規(guī)定值(＞5%)時,鋼的強(qiáng)度可能被增加了,但又可能會失去可軋制性。這時,若在含碳量過高的鋼中再提高硅的含量時,則又會增加鋼的脆性。因此說,鐵水中的非金屬物質(zhì)對鋼產(chǎn)品質(zhì)量的影響是很大的,在冶煉過程中必須要有嚴(yán)格的含量規(guī)定。在由鐵向各種材質(zhì)的鋼轉(zhuǎn)化冶煉的過程中,供氧、供熱和加入熔劑是達(dá)到清除雜質(zhì)的重要手段。供氧、供熱就是使鋼中的非金屬雜質(zhì)氧化,其中硅氧化后,便增加了鋼中的渣量(二氧化硅量)。這時,若要把二氧化硅從鋼水中除去,就需要向鋼水中添加一種熔劑——石灰或石灰石。二、活性石灰利用轉(zhuǎn)爐吹氧煉鋼工藝的全過程,一般在20～30分鐘內(nèi)完成。強(qiáng)烈的脫S(硫)脫P(yáng)(磷)反應(yīng)是在有石灰存在時,而如何保證石灰能夠在較短的時間內(nèi)(15分鐘左右)與鋼水混合,快速并完全熔解。這時,就需要有高反應(yīng)性能的石灰——活性石灰的存在。在煉鋼過程中,鋼水中會因不同物質(zhì)的存在產(chǎn)生出其它的有害物質(zhì),這就是一般所說的鋼渣。為了得到所需要的鋼和保證鋼的質(zhì)量,在冶煉時就必須要除去鋼渣,也就是除渣或造渣。如何造渣,如果在鋼水中加入硅酸鹽造渣,硅酸鹽則會在一方面造渣的同時,另一方面又增加渣量,加重了除渣的負(fù)擔(dān)。如果在鋼水中加入瑩石,在造渣的過程中,瑩石本身還會增加渣量,而且,瑩石還會嚴(yán)重地侵蝕爐襯。如果在鋼水中加入石灰石作造渣劑時,它的作用會遠(yuǎn)遠(yuǎn)地好于硅酸鹽或瑩石。可是,當(dāng)石灰石在遇到高溫時,石灰石本身便會首先開始發(fā)生吸熱反應(yīng)。而這個吸熱分解反應(yīng)的過程會需要大量的熱量,而且還要經(jīng)過一定的時間。這時,就會出現(xiàn)熱量分配使用上的混亂。造成碳酸鈣分解反應(yīng)在前,造渣過程被滯后,或者是失去了造渣時間的后果。與此同時,石灰石的分解是需要大量的熱量的,而鋼水的冷卻速度又比較快。這時,在鋼的冶煉過程中,就會出現(xiàn)熱量短缺,就必須不斷地提供補(bǔ)充熱量來保證溫度。這無疑會延長了鋼的冶煉時間,降低了造渣質(zhì)量,同時亦增大了原材料的消耗。為此,隨著冶煉技術(shù)的發(fā)展,在煉鋼過程中,由于對造渣劑提出了便于使用上的要求,因此而出現(xiàn)了將石灰石先經(jīng)過煅燒,使碳酸鈣經(jīng)過高溫分解生成氧化鈣,也就是一般所說的石灰。這時,將石灰再用于煉鋼造渣時,其造渣的效果便非同一般了。隨著冶煉技術(shù)和鋼的品種質(zhì)量的要求的不斷提高,對石灰產(chǎn)品在鋼水中的熔解速度也有了”快速”的要求。其目的是較快地提高成渣速度,較早地形成高堿度爐渣。這時,便出現(xiàn)了活性石灰。理論概念中的活性石灰,是一種化學(xué)性能活潑、參與反應(yīng)能力較強(qiáng)、含S(硫)、P(磷)等有害雜質(zhì)少。具有以下主要特點(diǎn):——體積密度小:1.5—1.7g∕cm3——?dú)饪茁矢?≥50%——比表面積大:1.5—2.0m2∕g——反應(yīng)性能強(qiáng):活性度＞300ml同時,它還具有:CaO結(jié)晶體細(xì)小:≤1wm,CaO含量高:≥90%,S、P含量低:＜0.02%和痕跡,SiO2＋Fe2O3＋Al2O3含量低:＜2%,殘留CO2低:≤2%等特性的輕燒石灰。活性石灰在煉鋼中的用途是:它與鋼水混合后,具有較快的成渣(造渣)速度和提高脫S(硫)脫P(yáng)(磷)效率。其脫S硫脫P(yáng)磷的化學(xué)反應(yīng)方程式為:脫S:FeS+CaO=FeO+CaS脫P(yáng):2P+3CaO+5FeO=3CaO·P2O5+5Fe活性石灰在用于轉(zhuǎn)爐煉鋼的過程中同時還具有:可縮短冶煉時間,提高爐齡,降低原材料單耗,提高產(chǎn)量、質(zhì)量,降低成本,操作穩(wěn)定,有利于冶煉自動化等優(yōu)點(diǎn)?；钚允业拇萎a(chǎn)品——熟小粒、除塵粉,也已隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,逐漸在燒結(jié)制品、耐材制品等很多行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用?；钚允耶a(chǎn)品是一種經(jīng)過高溫煅燒后而獲得的。它經(jīng)過煅燒后的實(shí)際特征一般表現(xiàn)為:它是一種顆粒狀,具有一定粒度,表面清潔,質(zhì)地疏松,色澤潔白,重量輕,生心小,含熱少,散熱冷卻快,遇水反應(yīng)強(qiáng)烈,有幾乎爆炸反應(yīng)的輕(軟)燒石灰。根據(jù)煅燒程度的不同,石灰的種類一般可分為:輕(軟)燒石灰,硬燒石灰和死燒石灰。輕(軟)燒石灰是指:石灰在經(jīng)過煅燒分解的瞬間,具備了所謂的活性性能。這時,若將已完成了分解的石灰,在高溫下延長煅燒時間,它的細(xì)小晶粒會逐漸熔合,總體積產(chǎn)生收縮,性質(zhì)發(fā)生變化,成為硬燒石灰。如果將這種石灰再進(jìn)一步地煅燒,其活性性能便會消失,水化反應(yīng)速度變得極低,成為死燒石灰。在石灰的理念中,用于區(qū)別它們之間不同性質(zhì)的、最為明顯的方法是活性度的不同。輕燒石灰:一般≥310ml硬燒石灰:≥250～300ml死燒石灰:則一般≤100ml。在認(rèn)識石灰的理念中,用于能夠反映石灰物理性質(zhì)的內(nèi)容主要有:石灰的顏色、晶體結(jié)構(gòu)、組織、氣味、空隙率、容重、比重、假比重、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、導(dǎo)熱率、比熱、發(fā)光、電阻、硬度、膨脹系數(shù)、折射率、安息角等。而在它們之間,用來區(qū)別它們不同性能的重要指標(biāo)還在于主要化學(xué)成份的不同?；钚允依砘笜?biāo):表二指標(biāo)等級化學(xué)成份%活性度CaO％SiO2S％灼堿％P％MgO％4NHCl/ml40℃±1℃特級品≥92.0≤1.5≤0.020≤2痕跡＜5.0≥360一級品≥90.0≤2.0≤0.030≤4≤0.02≥320二級品≥88.0≤2.5≤0.050≤5≤0.03≥280三級品≥85.0≤3.5≤0.100≤7≤0.03≥250四級品≥85.0≤5.0≤0.100≤7≥180鎂質(zhì)冶金石灰理化指標(biāo):表三指標(biāo)等級化學(xué)成份%活性度CaO＋MgO%MgOSiO2S灼堿％4NHCl/ml40℃±1℃特級品≥93.0≥5.0≤1.5≤0.025≤2≥360一級品≥91.0≤2.5≤0.050≤4≥280二級品≥86.0≤3.5≤0.100≤6≥230三級品≥810≤5.0≤0.200≤8≥200活性石灰粒度組成:用途粒度范圍允許波動范圍轉(zhuǎn)爐造渣mm＜5mm＞40mm5—40≤10%≤10%表四三、活性石灰質(zhì)量要求1、粒度針對活性石灰的粒度要求,對回轉(zhuǎn)窯的煅燒過程而言,是為了保證在穩(wěn)定的溫度環(huán)境下,避免因石灰石顆粒大小不均,級差過大,受熱不均而產(chǎn)生欠燒或過燒。防止石灰石在容器內(nèi)堆積停留的過程中因粒度不均而產(chǎn)生透氣程度不均或?qū)е職饬餍凶卟粫?。對轉(zhuǎn)爐煉鋼而言,對活性石灰的粒度要求,是為了保證在有時間要求的煉鋼過程中的造渣速度和效果。如果石灰的粒度過大,會導(dǎo)致石灰顆粒與鋼水的反應(yīng)時間被加長,使造渣速度減慢而影響造渣效果。反之,若石灰的粒度過小時,則在煉鋼時易引起顆粒或粉塵飛濺而惡化操作環(huán)境。2、活性所謂活性,是指石灰與水的反應(yīng)能力?；钚远仁侵?將一定數(shù)量、一定粒度范圍的石灰,與具有一定溫度和一定量的水混合后,石灰與水進(jìn)行溶解反應(yīng)的速度。它代表了石灰在鋼水中與其它物質(zhì)(雜質(zhì))發(fā)生反應(yīng)的能力。因?yàn)?要直接地測出石灰在造渣過程中與鋼水的反應(yīng)速度是非常困難的。同時,它又能夠經(jīng)過檢測活性度的高低來判斷石灰的煅燒質(zhì)量并指導(dǎo)生產(chǎn)。由此,便產(chǎn)生了對煅燒后的石灰產(chǎn)品進(jìn)行活性度檢測的要求。對活性石灰的質(zhì)量或活性度的檢測方法很多。其中,常以鹽酸滴定法為主。而在煅燒過程中,采用水化對比法、水化稱重法和取樣敲樣法判斷,分析石灰的煅燒質(zhì)量則是比較快捷實(shí)用的。例如:1)、滴定法取出窯后石灰試樣若干,破碎,用1mm孔徑篩過篩,再用5mm孔徑篩過篩,選取1～5mm粒度的石灰50克,放入40±1℃、ml的水中溶解并攪拌,在溶液中滴加酚酞作指示劑,以4NHCl(4克當(dāng)量的鹽酸)做滴定劑,滴定5—10分鐘。這時,達(dá)到滴定終點(diǎn)的HCl體積消耗數(shù)(ml),即為所測石灰試樣的活性度。根據(jù)理論計算方式對石灰的測算結(jié)果表明,純態(tài)活性CaO的活性度最高指數(shù)為446ml。其純態(tài)活性CaO的理論活性度的測算方式如下:分子量:Ca=40.08O=16.00H=1.008Cl=35.45解:由活性石灰CaO的活性度檢測方法——粗顆粒滴定法可知,CaO+H2O=Ca(OH)2(1)Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O(2)(1)+(2)得CaO+2HCl=CaCl2+H2O(3)56.0872.9250XX=50×72.92/56.08=65.01因?yàn)?1升4N的HCl溶液里含有145.84克HCl因此:65.01克HCl可制得4NHCl溶液65.01÷145.84×1000=445.79≈446ml2)、水化稱重法在無化學(xué)試劑的條件下:a、取石灰試樣若干稱重,記重為g1。b、將稱重后的試樣溶干水中,讓其充分消化。c、過濾石灰水,收得不溶殘渣,烘干稱重,記為g2。d、算出反應(yīng)消化部份:g1－g2=g3。e、算出石灰分解率(g3÷g1)×100%,可基本反映出石灰的煅燒質(zhì)量。3)、水化對比法取出窯石灰熟料若干冷卻后,置于容器中,加水溶解后,將石灰溶液及殘渣倒入篩網(wǎng)內(nèi),用水洗去石灰殘液,觀察殘渣顆粒的大小與所取的石灰熟料量進(jìn)行對比來判斷煅燒質(zhì)量。4)、取樣敲樣法取出窯石灰若干,就地冷卻時,觀察外觀,石灰顆粒含熱量顏色發(fā)紅但不刺眼。石灰顆粒表面質(zhì)地清潔,色澤潔白。顆粒重量輕。用手錘敲擊石灰顆粒,質(zhì)地疏松易破碎,內(nèi)含生心明顯但體積較小。3、SiO2(二氧化硅)高CaO和低SiO2是完成煉鋼過程造渣的基本要求和保證。造渣的目的是脫去鋼水的S和P,特別是脫去S,而渣的堿度是用CaO與SiO2的比值來表示的,較高的SiO2會破壞石灰的表面結(jié)構(gòu),影響造渣速度和效果。在石灰的煅燒過程中,純SiO2的熔點(diǎn)可高達(dá)1713℃,可是,在700～800℃時,SiO2便會以固態(tài)形式與CaO之間發(fā)生次生反應(yīng),隨著反應(yīng)的進(jìn)行,可依次生成CaO·SiO2(偏硅酸鈣),3CaO·2SiO2(硅鈣石),2CaO·SiO2(硅酸二鈣)和3CaO·SiO2(三硅酸鈣),這些產(chǎn)物對石灰的影響是導(dǎo)致活性的降低。S(硫)P(磷)轉(zhuǎn)爐煉鋼時,用活性石灰造高堿度渣的目的,主要是要脫去鋼水中的硫和磷。鋼產(chǎn)品中有含量過高的P磷存在時,會使鋼在常溫下的冷脆性增大(即P＞0.13時)。也就是造成鋼的龜裂。當(dāng)鋼產(chǎn)品中的硫含量過高時,它能明顯地破壞鋼的焊接性能,降低鋼的沖擊韌性,特別是使鋼在加熱軋制或鑄造時產(chǎn)生裂紋,即”熱脆”。并能明顯地降低鋼的抗腐蝕性(銹蝕)和耐磨性。因此說,硫?qū)︿摦a(chǎn)品的危害性具有”白蟻”之稱。由于石灰具有與硫化合的特性,特別是石灰在高溫狀態(tài)時,石灰吸收硫的能力特別強(qiáng)。因此說,石灰對脫去鋼中硫的作用是非常大的?？墒?因石灰石的本身存在著受到原料、燃料本身含硫量和高溫煅燒因素的影響,由石灰石生成的石灰本身亦會含有不同程度的硫、磷等成分,為此,對石灰本身的硫、磷含量是有低值要求的。而對它的前者石灰石(原料)和燃料的低硫磷含量也是有低值要求的。5、殘留CO2(二氧化碳)所謂殘留CO2,實(shí)際上就是指石灰顆粒中,沒有燒透的生心或夾心,既沒有完全分解的石灰內(nèi)層殘留。CO2在石灰中的含量高低,主要是經(jīng)過煅燒來控制。它對石灰的質(zhì)量和煉鋼的效果,都具有很大的影響。a、生心小或無生心:石灰顆粒表面易燒結(jié)而產(chǎn)生過燒,活性的特點(diǎn)會被破壞。生心過大:無疑對石灰的有效分解產(chǎn)生影響,造成石灰特點(diǎn)形成不夠,降低活性度。c、煉鋼過程中,如果殘留CO2過高,會影響廢鋼的用量,增加熱耗,降低石灰利用率,同時也難以控制泡沫渣和噴濺。因此,在嚴(yán)格控制石灰煅燒程度的同時,也應(yīng)該注意對煅燒后的石灰產(chǎn)品做好貯存運(yùn)輸過程的防水化工作,降低粉化率。d、CO2含量換算:石灰石被加熱分解的反應(yīng)是排除CO2的反應(yīng),根據(jù)CaCO3分解方程式的結(jié)果表明。當(dāng)CaCO3=100,CaO=56,CO2=44時。100÷44=2.272當(dāng)生產(chǎn)kg單位的CaO需要CaCO3為1.785kg時,1.785÷2.272=0.79m30.79÷1.97=0.4Nm3/kg由此能夠得知:當(dāng)生產(chǎn)kg單位的CaO需要CaCO3為1.785kg時,所產(chǎn)生的CO2量為0.4Nm3。煅燒活性石灰的原料一、原料選擇要求利用回轉(zhuǎn)窯煅燒活性石灰的首要條件,是對原料的選擇和使用。而根據(jù)選用的原料——石灰石的特性來確定煅燒設(shè)備和煅燒方式,是獲得合格產(chǎn)品的重要保證。用于生產(chǎn)活性石灰的原料,主要是碳酸鹽類巖石,元素成份以CaCO3為主,也就是我們一般所說的石灰石。石灰石的種類很多,一般常見的有:粒狀結(jié)晶石灰石、致密石灰石、多孔石灰石、土狀石灰石、泥灰質(zhì)石灰石、白堊、白云石、貝殼——石灰質(zhì)河卵石等。由于在活性石灰的主要化學(xué)成分中,對CaO(氧化鈣)的含量有較高的要求,一般應(yīng)達(dá)到90%以上。同時,對S(硫)、P(磷)等雜質(zhì)的含量又有愈低愈好的要求。因此,對生產(chǎn)活性石灰的原料——石灰石的質(zhì)量是有明確要求的。在對石灰原料的選用或使用上,在眾多品位的石灰石(CaCO3碳酸鈣)中,常以CaO(氧化鈣)含量大于54％,SiO2(二氧化硅)、S(硫)、P(磷)、MgO(氧化鎂),Fe2O3(三氧化二鐵)、Al2O3(三氧化二鋁)等雜質(zhì)含量低值的石灰石作為煅燒活性石灰的原料。因?yàn)樗菍?shí)現(xiàn)活性石灰產(chǎn)品所應(yīng)具有的理化性質(zhì)的首要保證,這一點(diǎn)是非常重要的。為了滿足石灰產(chǎn)品的性質(zhì)需要,長期以來,對生產(chǎn)冶金石灰或活性石灰主要原料的選擇,多以致密石灰石為主,即普通石灰石。因?yàn)?致密石灰石的最大特點(diǎn)是表現(xiàn)在它所具有的致密細(xì)粒的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和質(zhì)地硬度較小的特點(diǎn),是煅燒活性石灰較為理想的原材料。石灰石的粒度對石灰石的粒度要求,從煅燒的角度看,對CaCO3(碳酸鈣)加熱的目的,是除去顆粒中所含的CO2(二氧化碳)。由于CO2的分離是從石灰石的表面向其內(nèi)部緩慢地進(jìn)行的,這時,如果石灰石的顆粒過大,則傳熱分解過程便會很慢,CO2的分離就會需要過高的溫度來產(chǎn)生較高的分離壓力。同時,也會延長CO2的分離時間。由于天然生成的石灰石層內(nèi)具有多孔性和傳熱性能差等特點(diǎn)的存在,當(dāng)溫度達(dá)到1250～1350℃時,石灰石的表面會產(chǎn)生過燒,收縮并產(chǎn)生裂紋,使CO2不能充分地分離。同時,高溫亦能夠使雜質(zhì)渣化率增大。因此,對石灰石的粒度選擇,對石灰煅燒的影響是非常大的。從煅燒設(shè)備的角度看,根據(jù)選用的石灰石粒度,確定回轉(zhuǎn)窯的煅燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu),特別是豎式預(yù)熱器。其基本內(nèi)容包括:物料堆積狀態(tài)、移動速度、冷熱膨脹效果等對透氣程度、傳熱、受熱效率、分解率、產(chǎn)能及石灰最終煅燒結(jié)果的影響。從產(chǎn)品使用的角度看,將石灰用于轉(zhuǎn)爐煉鋼的造渣劑時,鋼的冶煉是在一定的溫度范圍內(nèi)有時間上的要求的。這也就決定了石灰在與鋼水進(jìn)行反應(yīng)并完成造渣時,也應(yīng)具有時間上的要求。總之,對石灰石粒度要求的首要條件是:應(yīng)以滿足用戶對石灰產(chǎn)品粒度的需要為原則,結(jié)合考慮石灰石開采過程的成型率和可利用率,并能保持可長期的使用性為基礎(chǔ)而進(jìn)行的。石灰石的雜質(zhì)用于煅燒活性石灰的原料是石灰石CaCO3(碳酸鈣)。它是一種天然礦物質(zhì),純CaCO3的熔點(diǎn)為1339℃。它是以CaO(氧化鈣)為主要成分和其它物質(zhì)組成的,純CaO的熔點(diǎn)為2550℃?？墒?石灰石并非是純凈的物質(zhì),在它們的內(nèi)部組織中,會含有各種各樣的雜質(zhì)成份。石灰石中最常見的雜質(zhì)有:SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgCO3、S、P和Na2O、K2O。石灰在用于煉鋼時,對雜質(zhì)成分要求注重的是S、P雜質(zhì)的低值含量。而在制堿工業(yè)中,對石灰的雜質(zhì)要求則在于Mn(錳)、Cr(鉻)、Ba(鋇)、As(砷)等和其它重金屬指標(biāo)。任何一個種類的石灰石中都會含有不同種類和不同程度的雜質(zhì)。這些雜質(zhì)的來源按其分類有:石灰石本身存在的。物質(zhì)形態(tài)粘附在石灰石表面的。在石灰石中,對煅燒過程能夠造成影響的有害雜質(zhì)主要是:SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2O、K2O等。它們在較低的溫度(900℃左右)時,就能與CaO發(fā)生反應(yīng),造成CaO顆粒間的融合。使顆粒收縮,晶粒粗大,渣化率增大。它們是造成石灰在煅燒過程中,產(chǎn)生結(jié)圈結(jié)瘤的重要因素之一。石灰石的檢驗(yàn)石灰石質(zhì)量的好壞,在很大程度上影響著活性石灰的最終燒成質(zhì)量。因此,對選用的石灰石質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)和分析是非常重要的。其中,主要的檢驗(yàn)方法是:化學(xué)分析試驗(yàn)法,即全分析法。全分析法的主要檢驗(yàn)內(nèi)容包括:CaO、Cag、灼堿、S、P、SiO2、Al2O3、Fe2O3和Na2O、K2O等指標(biāo)的含量。另外,對石灰石進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)的其它方式還有,磨損試驗(yàn)、結(jié)晶組織觀察試驗(yàn)、煅燒試驗(yàn)等。與此同時,對石灰石粒度的比例選擇,礦物結(jié)構(gòu),硬度,耐磨度等物理性能也是原料選擇的重要因素。從石灰石的外觀上看,石灰石的顏色也比較多。常見的有:灰色、灰黑色、灰白色、諸紅色等。而在一般的認(rèn)識當(dāng)中,理化性能優(yōu)良的石灰石,其外觀顏色一般被視為以灰黑色為主?？墒?在本質(zhì)上,石灰石中鈣含量的高低,與其外觀的顏色是沒有根本聯(lián)系的。原料開采后或入窯煅燒前,一般要經(jīng)過水洗處理,目的是為了保證原料表面的清潔,減少雜質(zhì)的存在。包裹在石灰石表面的泥土中,常存在著SiO2、鉀、鈉的氧化物和其它多種雜質(zhì)。SiO2無論是對煅燒過程的石灰質(zhì)量還是對穩(wěn)定操作,都是有害的。包裹在石灰石雜質(zhì)中鉀、鈉的氧化物雖然含量很小(<1%),可是,它們的氧化物或在生成為其它化合物時的熔點(diǎn)都特別低。是形成窯內(nèi)結(jié)圈的原因之一。石灰石中所含的水分,對石灰的最終煅燒結(jié)果影響不大?？刂扑值哪康氖菫榱朔€(wěn)定熱效率。特別是在預(yù)熱器內(nèi),防止因水分過多時產(chǎn)生相互粘結(jié)而引起蓬料。而對原料水洗后的篩分目的,是為了獲得所需的原料粒度。這些,都是為了煅燒出合格的活性石灰和利于煅燒操作的需要。二、理化指標(biāo)根據(jù)活性石灰產(chǎn)品和煅燒的需要,對原料的選擇有基本性質(zhì)的要求。其物理性質(zhì)、化學(xué)成份按類別區(qū)分有如下要求:化學(xué)成份表五指標(biāo)級別化學(xué)成份%CaOSiO2MgOAl2O3Fe2O3SP灼堿一級≥54≤1.0≤0.7≤0.2≤0.1≤0.025痕跡≥43二級≥53.5≤1.5≤0.8≤0.035痕跡≥42.5普通≥53≤2.0≤2.0≤0.20≥422．物理性質(zhì)粒度:要求值:20—50mm,其中:≤20mm和≥50mm均≯10％實(shí)際值:≤20mm:9.8％,≥50mm:6.2％,20—50mm=84％水份:入窯前:＜4％雜質(zhì):＜1％3、石灰石與石灰消耗比例:根據(jù)CaCO3分解式,其CaO和CO2含量為:1005644CaCO3＝CaO+CO2:56X:1100÷56＝1.7857根據(jù)計算,能夠得出原石與成品消耗比例為:1.785︰14、石灰石的化學(xué)成份組成:％根據(jù)原素組成:原子量:Ca＝40O＝16C＝12時若:CaCO3=100時其中:CaO=56CO2=445．石灰石密度(比重):2.6—2.8t/m3石灰石顆粒堆積密度:1.3—1.6t/m3第三章、燃料與燃料燃燒活性石灰的煅燒過程,實(shí)際上就是燃料燃燒的過程,是產(chǎn)生熱量和熱量交換的過程。如何選擇燃料,對回轉(zhuǎn)窯和產(chǎn)品的煅燒結(jié)果都是至關(guān)重要的。燃料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)完全燃燒后所產(chǎn)生的熱效應(yīng),與窯爐的運(yùn)作機(jī)理應(yīng)保持相互間的,能夠充分地適應(yīng)和吻合。在回轉(zhuǎn)窯上,對所要煅燒的物質(zhì)——石灰石來說,燃料的發(fā)熱值和燃料本身的質(zhì)量則是更為重要的。與此同時,還應(yīng)充分地考慮到,對所選用燃料的來源途徑,投入成本等,應(yīng)符合產(chǎn)品價值的要求。燃料所謂燃料,一般是指:某種物質(zhì)在空氣或氧氣中,容易產(chǎn)生著火燃燒并放出大量的熱,可供給工業(yè)或家庭有效的、可利用的可燃物質(zhì)。所謂標(biāo)準(zhǔn)燃料,是指規(guī)定發(fā)熱量為29273kJ/kg(千焦/千克)=7000kcal/kg的燃料。根據(jù)燃料形成或演變的過程,進(jìn)行性質(zhì)劃分,燃料可分為物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)兩大類:物理狀態(tài):如煤,天然氣,石油等,它們一般被稱之為一次能源?；瘜W(xué)狀態(tài):如焦炭,液化石油氣,煤氣等,它們則被稱之為二次能源。這些燃料按其本身具有的體態(tài)分類有固體,液體,氣體三大類。它們的基本體態(tài)特征表現(xiàn)為:固體——具有一定的體積,又有一定的形狀。如煤,焦炭等。它們是由多種復(fù)雜的有機(jī)化合物質(zhì)組成的,其基本組成元素為C(碳)、H2(氫)、O2(氧)、N2(氮)S(硫)等。另外,還有一定的水份和灰份。在這些基本的元素當(dāng)中,碳是固體燃料的基本組成體,是熱量的主要來源,含碳越高的固體燃料其熱值越高。氫在燃料中有兩種形態(tài):一種是與氧結(jié)合的氫,燃燒時熱效應(yīng)高。另一種是和燃料中的氧進(jìn)行結(jié)合的氫,它不參加燃燒反應(yīng),它的存在降低了可燃物的含量。液體——具有一定的體積,但沒有一定的形狀。如汽油、材油、液化石油氣等。天然的固體和液體燃料是經(jīng)過長期的地質(zhì)化學(xué)作用而生成,它們的基本組成物是各種有機(jī)化合物。用于工業(yè)的液體燃料一般是指石油及石油加工產(chǎn)品,石油主要是由各種烷類,歸屬碳?xì)浠衔锼M成。重油是從天然石油中獲取的一種常溫時為膠質(zhì)狀,類似于固體(半固體)經(jīng)加熱后呈流質(zhì)狀(半液體)的物質(zhì)。承受的溫度越高,流質(zhì)感越強(qiáng),它屬于類似液體的二次能源。為此,若按形態(tài)上分類,它是一種界于固體和液體之間的燃料?？墒?若將重油按使用時所產(chǎn)生的形態(tài)進(jìn)行劃分,它亦可歸屬于液體燃料的種類。氣體——既沒有一定的形狀,又沒有一定的體積。如天然氣、焦?fàn)t煤氣等各類煤氣。其中,天然氣是一種天然的,由一些飽和烴類組成的混合體,主要成份是甲烷(CH4),其含量可達(dá)到80%以上。而在種類各異的煤氣中,最具代表性的是焦?fàn)t煤氣,它是一種以氫和碳?xì)浠衔餅橹饕煞萁M成的,其中,H2(氫氣)含量＞50%。在各種煤氣中屬于發(fā)熱值較高的氣體燃料。經(jīng)過對燃料的了解,我們對燃料已經(jīng)產(chǎn)生了一個基本的認(rèn)識。同時,也為在利用回轉(zhuǎn)窯煅燒活性石灰時如何選擇燃料提供了參考依據(jù)。根據(jù)回轉(zhuǎn)窯的煅燒特點(diǎn)和石灰產(chǎn)品的產(chǎn)出價值以及燃料的獲取途徑等方面的需要,在煅燒活性石灰的燃料選擇上,特別是在回轉(zhuǎn)窯等大型的爐窯上,焦?fàn)t煤氣,混合煤氣,煤粉及重油已成為了較為常見的煅燒燃料。一)、焦?fàn)t煤氣焦?fàn)t煤氣,是高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、混合煤氣、發(fā)生爐煤氣、鐵合金爐煤氣等眾多煤氣種類的主要組成部分之一。焦?fàn)t煤氣是將煤在干錙(隔絕空氣加熱、即煉焦)過程中產(chǎn)生的一種可燃?xì)怏w,是煤的組成物質(zhì)在高溫分解時的產(chǎn)物。煤隨著干錙溫度的增加,在干燥(預(yù)熱)階段,先放出煤中所含的水蒸汽及吸附的CO2,CH4等。當(dāng)溫度上升至200—300℃(熱分解)時,含氧化物產(chǎn)生出CO2,H2O酚等。溫度繼續(xù)上升至400℃(軟化)時,煤開始發(fā)生劇烈的分解,產(chǎn)生大量的CO、CH4、H2等,同時產(chǎn)生大量的初生焦油。當(dāng)溫度上升到500—700℃(半焦)時,產(chǎn)生以CH4、H2為主的氣體。當(dāng)溫度上升至750—1000℃(成焦)時,產(chǎn)生少量的以H2(氫)為主的氣體。這些氣體被收集在一起并由焦?fàn)t頂端的上升管引導(dǎo)至回收系統(tǒng),經(jīng)過一次脫硫(粗脫硫)和二次脫硫(精脫硫)處理后,便生成為一種氣體燃料——低壓(脫硫)焦?fàn)t煤氣。焦?fàn)t煉焦中,每生產(chǎn)1噸焦炭產(chǎn)生約300m3的荒煤氣?；厥者^程中,對焦?fàn)t煤氣的回收是指降低煤氣所含的溫度。凈化是指脫去煤氣中的焦油、水蒸汽、荼、H2S、NH3、苯類和酚氰化物等雜質(zhì)。焦?fàn)t中的H2S燃燒時能生成SO2,有毒并污染空氣。用于冶煉、化學(xué)合成時,對鋼產(chǎn)品有降低熱脆性(龜裂)的傷害作用。在輸送過程中,容易腐蝕管道和設(shè)備。任何一種副產(chǎn)煤氣都是由一些單一氣體組成的。其中,主要的可燃成分有H2、CO和其它氣態(tài)碳?xì)浠衔顲mHn以及H2S。不可燃成分有CO2、N2、O2除此之外,在氣體燃料中還含有水蒸汽,焦油蒸汽和粉塵固體微粒。煤氣中具有腐蝕性的主要成分是H2S、CO2和O2。可是,這些氣體只有在有水時才具有腐蝕性。H2S、CO2在水中呈陽性,O2在水中則具有氧化腐蝕性。由于氫的燃燒速度很快,煤氣與空氣很容易混合,在使用最少量的過?？諝鈺r便能夠得到很好的燃燒效果。煤氣使用以前,能夠進(jìn)行預(yù)熱,從而可提高煤氣的燃燒溫度。焦?fàn)t煤氣燃燒時,產(chǎn)生的火焰具有:較短、明亮,火力集中的特點(diǎn)。將焦?fàn)t煤氣與其它類型的燃料進(jìn)行比較,它具有:質(zhì)地比較清潔,容易與空氣混合,點(diǎn)燃、熄滅過程容易,易于控制,輸送方便,成本低廉,保證使用不會中斷等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐表明,在利用回轉(zhuǎn)窯來煅燒活性石灰時,將被稱之為低壓脫硫的焦?fàn)t煤氣做為煅燒燃料,是一種較為理想的選擇。焦?fàn)t煤氣性質(zhì):1．無色,有臭味,有毒性,易燃易爆2．熱值:4000—4100kcal/m3,未經(jīng)脫硫時,3800—3905kcal/m3(16,35mj/m3)。3．比重:0.45—0.55kg/m34．燃點(diǎn):650℃5．燃燒溫度:1880℃6．爆炸范圍:6—30％7．燃燒所需空氣量:3.6—4.0m3/m3 8．理化指標(biāo)(％) 表六名稱H2CH4COCmHnO2CO2N2理論值50-6019-254-81.6-2.32-32-37-13實(shí)際值58.521.98.32.00.83.165.39．雜質(zhì)含量mg/Nm3表七名稱H2S有機(jī)硫荼(夏)荼(冬)焦油指數(shù)＜200＜250＜100＜150＞50H2S為無色氣體,具有濃厚的臭蛋氣味。分子量:34.07,比重:1.52,發(fā)熱值:5660大卡/m3,易容于水。爆炸范圍:4.3～45.6%,著火溫度:364℃,火焰呈蘭色,空氣中濃度達(dá)0.04%時有害人體,0.10%時可致人死亡。二)、高爐煤氣高爐煤氣,是高爐煉鐵過程中產(chǎn)生的一種副產(chǎn)煤氣。主要生產(chǎn)原料為鐵礦石(原礦或燒結(jié)礦),石灰石,助燃劑等,主要燃料是焦炭。焦炭在燃燒過程中,開始由空氣過剩狀態(tài)逐漸變成空氣不足的燃燒狀態(tài),結(jié)果便產(chǎn)生出了高爐煤氣,也可稱為BFG煤氣或B煤氣。每生產(chǎn)1噸生鐵可生成m3可燃?xì)怏w,主要成分為CO,屬低熱值煤氣,可單獨(dú)供低熱值煤氣使用或與焦?fàn)t煤氣(M)混合使用。高爐煤氣性質(zhì):1．無色,無味,劇毒,易燃易爆2．熱值:800—950kcal/m33．比重:1.295kg/m34．燃點(diǎn):700℃5．燃燒溫度:1400℃6．爆炸范圍:40~70％7．燃燒所需空氣量:0.83~0.85m3/m38．理化指標(biāo):%表八名稱CON2CO2H2O2CH4指數(shù)26—3156—607—141.5—1.80.50.3—0.8三)、轉(zhuǎn)爐煤氣轉(zhuǎn)爐煤氣是轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中,氧氣經(jīng)過氧槍,從爐口上方伸入到距鐵水適當(dāng)?shù)奈恢?以一定的壓力進(jìn)行吹煉。這時,鐵的氧化物,特別是其中的氧化亞鐵與鐵水中的碳化合,產(chǎn)生出含有大量一氧化碳的氣體,這一副產(chǎn)的可燃?xì)怏w即為轉(zhuǎn)爐煤氣。由于轉(zhuǎn)爐煤氣的發(fā)熱值較焦?fàn)t煤氣要低,但又高于高爐煤氣。氣體中含有較大成分的CO和15%左右的CO2、氮?dú)庖约拔⒘康难鯕夂脱趸?而且含塵量較高。因此一般被作為廢氣排放或燒掉,其性質(zhì)與高爐煤氣相近。為此,在煅燒活性石灰的回轉(zhuǎn)窯上,對轉(zhuǎn)爐煤氣的使用一般是以與其它較高熱值的燃料進(jìn)行混合使用的。凈化后的轉(zhuǎn)爐煤氣,是一種有毒,易燃,無色無味,發(fā)熱值為1700—大卡/m3的氣體,煤氣中含有55%以上的CO,與空氣或氧化混合達(dá)到一定比例時,遇到明火便會發(fā)生爆炸。轉(zhuǎn)爐煤氣理化指標(biāo):%表九名稱COCO2O2N2H2指數(shù)56.7～61.218.9～17.90.4～0.3722.4～19.31.5四)、混合煤氣隨著工業(yè)發(fā)展的需要,將焦?fàn)t煤氣與高爐煤氣或者其它煤氣進(jìn)行混合使用,已在各種加熱、煅燒、冶煉工藝中被廣泛地采用。在將各種煤氣進(jìn)行混合使用的同時,將煤氣與其它燃料混合配制使用的種類也很多。如液化石油氣、煤粉、重油等?？傊?對燃料的混合使用,是一種很好的利用能源、節(jié)約能源的使用手段。在氣體燃料混合使用的過程中,用于表示混合氣體成分的方法一般有體積成分和重量成分兩種。氣體的重量與重量之比是重量成分,氣體的分容積與總?cè)莘e之比,被稱之為體積成分。混合氣體的比熱有容積比熱和重量比熱,重量比熱等于混合氣體所含的各種氣體的重量比熱和它們的重量成分乘積的和。容積比熱等于組成混合氣體的各種氣體的容積比熱與它們的容積成分的乘積之和。在種類眾多的煤氣中,在各自固有的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,它們之間又存在著既相同又不盡相同的易燃易爆,有毒性的基本性質(zhì)。其中,能夠引起煤氣爆炸所必須具備的條件是:a、煤氣與空氣混合達(dá)到一定的比例(爆炸極限范圍)。b、處于爆炸極限范圍的混合物遇到明火或達(dá)到著火溫度。c、混合物處于密閉或開孔極小的容器內(nèi)。煤氣爆炸是指,當(dāng)煤氣發(fā)生瞬時燃燒并產(chǎn)生出具有高溫、高壓沖擊波并對物質(zhì)或環(huán)境形成強(qiáng)大的破壞力?？諝?、煤氣混合物的爆炸特征是,煤氣迅速地燃盡后產(chǎn)生的發(fā)熱和瞬時急劇的膨脹反應(yīng)。煤氣中的有毒成分主要是指CO(一氧化碳),它是一種在常溫狀態(tài)時呈無色,無臭,無刺激性,性極毒。燃燒時呈藍(lán)色火焰,與空氣混合極易發(fā)生爆炸的氣體。分子量:28.01,密度(比重):0.968熱值:3020大卡/m3燃點(diǎn):609℃,在氣體中含有少量的水即可降低其著火溫度爆炸極限:12.5~75％?？諝庵锌稍试S的CO濃度為0.02g/m3空氣中含量0.06%即有害人體空氣中含量0.2%時即可使人失去感覺空氣中含量0.4%可至人迅速死亡CO是C與O2結(jié)合燃燒不完全時的產(chǎn)物,它們結(jié)合并產(chǎn)生完全燃燒后生成CO2,而燃燒不完全時則可生成CO。它既是一種可燃燒氣體,又是一種有毒性氣體。CO對人的危害是極大的,在進(jìn)入人體呼吸道很少量的情況下便會很快地導(dǎo)致中毒,同時也會在很短的時間內(nèi)至人死亡。當(dāng)人體經(jīng)過呼吸道吸入CO后,CO即被吸入肺泡內(nèi)并進(jìn)入血液,使血液中輸氧的血紅蛋白被減少,造成人體組織缺氧而引起中毒。它造成人體中毒的機(jī)理在于:1)、CO與Hb親和生成HbCO(碳氧血紅蛋白),它們的親和力比O2與Hb的親和力大300倍。而它們的解離速度卻要比HbO2(氧合血紅蛋白)的解離速度慢3600倍,從而阻礙氧的釋放和傳遞,引起人體組織缺氧。2)、CO能與許多C(碳)結(jié)合,從而影響酶的功能。3)、人體中樞神經(jīng)對缺氧最敏感。煤氣造成人體中毒的關(guān)鍵是CO成分,人體中毒的程度主要與血液中的CO濃度有關(guān)。CO在人體血液中的濃度不同時,人體中毒的反應(yīng)程度亦是不同的。CO濃度達(dá)到1～20%時,有輕度頭痛,額部有緊壓感。CO濃度達(dá)到20～30%時,頭痛時有心悸。CO濃度達(dá)到30～40%時,頭痛劇烈,虛弱無力腦暈虛脫,視力模糊思維遲鈍。CO濃度達(dá)到40～50%時,容易虛脫,脈搏、呼吸加快。CO濃度達(dá)到50～60%時,驚厥昏迷。CO濃度達(dá)到60～70%時,驚厥昏迷,心臟、呼吸受到抑制,可能導(dǎo)致死亡。CO濃度達(dá)到70～80%時,脈搏細(xì)弱,呼吸緩慢,心臟衰弱而死亡。經(jīng)過對氣體燃料基本性能的了解,煤氣是一種較為經(jīng)濟(jì)、用途廣泛的由管道輸送,必須具有一定的壓力、溫度、體積、速度的氣體燃料。所謂壓力是指單位面積上所受到的垂直作用力,被稱為壓強(qiáng),工程上常被稱為壓力。壓力單位,在國際標(biāo)準(zhǔn)中使用N/m2即Pa(帕斯卡)表示。工程單位為kg/m2。另外,在使用中還存在著很多習(xí)慣性的表示單位。為此,在常見的壓力單位中也就存在著它們之間的換算關(guān)系:即1個(標(biāo)準(zhǔn))物理大氣壓=101300N/m3=101.3kN/m2=10330kgf/m2=760mmH2O由于1kgf/cm2與物理上的1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓在數(shù)值上很相近,故而在工程上常將1kgf/cm2稱為工程大氣壓。氣體的溫度、壓力、體積之間的關(guān)系具有:在一定的壓力條件下,氣體的體積與氣體的絕對溫度成反比。在一定的溫度時,氣體的體積與氣體的絕對壓力成反比。當(dāng)氣體的體積不變時,氣體的壓強(qiáng)與氣體的絕對溫度成正比的關(guān)系。用于表示它們之間的關(guān)系式為:PV=CRT或PD=RT也可用常數(shù)表示五)、煤煤是指一種固體、呈黑色、質(zhì)地各異的可燃燒物體。屬于天然的、埋于地下,由C(碳)、H(氫)、O(氧)為主要元素組成的有機(jī)巖質(zhì)。由于煤的質(zhì)地各有不同,煤可分為:煙煤、無煤煙、褐煤、泥煤等很多種類。煤因分布于地表地下,地域廣闊、開采容易、用途廣泛。在民用、工業(yè)等很多領(lǐng)域得到了使用。根據(jù)用途的不同,對煤的質(zhì)地要求亦不同。用于檢測煤的質(zhì)量指標(biāo)內(nèi)容一般包括:灰份、揮發(fā)份、水份、固定碳、發(fā)熱量、硫、磷含量等。其中,煤的揮發(fā)份,是檢測煤的質(zhì)量和在工業(yè)用途中進(jìn)行分類的重要指標(biāo)之一。煤粉的細(xì)度一般以目表示,它是指在120英寸的面積內(nèi),用針刺出的眼數(shù),即為多少目。煙煤理化指標(biāo):%表十名稱S水份灰份揮發(fā)份細(xì)度指標(biāo)≤0.4≤1.5≤10≤15≤8六)、重油重油是一種有機(jī)化合物的混合物。主要由不同族類的碳?xì)浠衔锖腿茉谄渲械墓腆w碳?xì)浠衔锝M成。它們包括烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴和少量烯烴及少量的硫化物、氧化物、水以及混入的機(jī)械雜質(zhì)。重油是石油經(jīng)過蒸餾處理后得到的塔底產(chǎn)品。其質(zhì)地粘度較大,常溫狀態(tài)呈半固體,經(jīng)升溫加熱降低粘度后呈半流質(zhì)體。其色澤發(fā)黑,可燃成份較高。屬于典型的工業(yè)燃料。對重油產(chǎn)品質(zhì)量的區(qū)別,常以粘度、凝點(diǎn)和閃點(diǎn)的不同來區(qū)分。重油的粘度較大,而且能夠隨溫度的變化而變化,因此,它的比重亦會隨溫度的變化而變化。重油理化指標(biāo):%表十一名稱CHO+N灰份水份指標(biāo)85—8810—130.5—10.1—0.31—4重油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表十二標(biāo)號恩氏粘度凝點(diǎn)℃閃點(diǎn)℃灰份%水份%S%雜質(zhì)%205≤1580≤0.3≤1.0≤1.0≤1.56011≤20100≤0.3≤1.5≤1.5≤2.010015≤25120≤0.3≤2.0≤2.0≤2.52005—10≤36130≤0.3≤2.0≤3.0≤2.5二、熱值各種燃料在體態(tài)特征的不同之中,還有著各不相同的熱工特性。其中最明顯的特征之一,就是熱值不同。所謂熱值,是指每單位重量或體積的燃料完全燃燒時所放出的熱量。在單位燃料完全燃燒后,將燃燒產(chǎn)物中的水蒸汽冷卻到零度時的水放出的熱量也計算在內(nèi)的熱量。被稱之為該燃料的高發(fā)熱值。在單位燃料完全燃燒后,將燃料產(chǎn)物中的水蒸汽冷卻到20℃時所放出的熱量。則被稱之為該燃料的低發(fā)熱值。在日常使用過程中,我們所指的或使用的燃料發(fā)熱值,一般是指燃料燃燒后的最低發(fā)熱值(QH),單位常以kcal/kg(千卡/千克)或kcal/Nm3(千卡/標(biāo)準(zhǔn)立方米)表示。其中,在對各種燃料的使用過程中,為了規(guī)范測定燃料的燃燒熱量,從理論上產(chǎn)生了:以千克單位的標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒后所產(chǎn)生的熱量7000kcal為標(biāo)準(zhǔn),來衡量比照各種燃料燃燒后所發(fā)出的熱量,取其低熱值單位,被稱為該燃料的低發(fā)熱值。在當(dāng)前常見的燃料種類中,發(fā)熱值最高的是液化石油氣。而在工業(yè)燃料中,發(fā)熱值最高的燃料是重油。見表十三常見燃料發(fā)熱值:表十三燃料名稱低發(fā)熱值著火溫度℃液化石油氣10800kcal/kg300重油9800kcal/kg500—600天然氣9000kcal/Nm3550—600標(biāo)準(zhǔn)煤7000kcal/kg600焦?fàn)t煤氣4000kcal/Nm3600—650轉(zhuǎn)爐煤氣1800kcal/kg650—700高爐煤氣950kcal/Nm3700三、燃料燃燒所謂燃燒,是指可燃物質(zhì)與氧化合,并同時放出光和熱的現(xiàn)象。亦可稱之為燃燒反應(yīng)。燃燒是一個化學(xué)變化的過程。在這個變化過程中,能夠使物質(zhì)產(chǎn)生燃燒的基本條件是:可燃物(燃料),助燃物(氧氣),著火點(diǎn)(著火溫度,火種)。燃料燃燒的前提條件是著火。而著火是指,促使可燃混合物達(dá)到某一溫度時,混合物能夠自動著火并達(dá)到燃燒狀態(tài)。亦可稱為”自然著火”。當(dāng)可燃混合物的化學(xué)反應(yīng)能夠自動加速而到達(dá)自然著火時,從燃燒開始的瞬間進(jìn)入到燃燒發(fā)展過程時的溫度。一般被稱之為燃料的著火溫度。當(dāng)燃料與氧化劑均勻混合后,從開始產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)到溫度升高,達(dá)到激烈的燃燒反應(yīng)之前的過程被稱之為燃料的著火過程。這個著火的過程,是由緩慢的氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)變到猛烈的氧化反應(yīng)的發(fā)展過程。將燃料在空氣存在的條件下進(jìn)行加熱,在不使用點(diǎn)火源點(diǎn)火而開始燃燒時的最低溫度。被稱為該燃料的自燃點(diǎn),而在使用點(diǎn)火源點(diǎn)火,開始燃燒時的最低溫度則被稱為該燃料的燃點(diǎn)。焦?fàn)t煤氣是一種大型冶煉工業(yè)生產(chǎn)中常見的,使用廣泛的氣體燃料。它與其它氣體燃料一樣,是由若干種成份單位所組成的混合氣體。如:CO(一氧化碳),H2(氫),CH4(甲垸),O2(氧氣),N2(氮?dú)?,CO2(二氧化碳),CmHn(碳?xì)浠衔?等。CH4:屬于無色氣體。微有臭味,難容于水,火焰呈微弱亮光。分子量:16.04比重:0.175熱值:8530大卡/m3著火溫度:650～750℃爆炸范圍:4.4～15%,H2:無色無臭氣體,難容于水。分子量:2.016比重:0.899熱值:2570大卡/m3著火溫度:580～590℃爆炸范圍:4.2～7.4%其中,可燃成份主要是H2和CmHn。它們的燃燒方程式為:2H2+O2=2H2OCH4+2O2=CO2+2H2OCHm+(N+m/4)O2=NCO2+m/2H2O。在此之中,煤氣中不可燃的成份有:O2、N2、CO2。而對燃燒不利的成份則為:N2、CO2.。凡是氣體燃料在使用過程中往往都具有:燃燒爆炸性,擴(kuò)散性,壓縮和膨脹性,帶電性,毒害性和腐蝕性等特性。燃料發(fā)生燃燒的過程一般可分為:混合,著火,燃燒三個基本階段。其中,以氣體燃料的燃燒最具有這一過程的代表性。所謂完全燃燒:是指燃料中的可燃元素成份與氧結(jié)合后,因燃燒變化而生成了CO2(二氧化碳),SO2(二氧化硫)和H2O(水蒸氣)等新的物質(zhì)并不再有可燃物質(zhì)存在時。若燃燒產(chǎn)物中還存在有可燃物質(zhì),即燃料中的可燃物質(zhì)未能與氧結(jié)合并完成燃燒反應(yīng)的狀態(tài)則被稱之為不完全燃燒。造成燃料燃燒過程不完全燃燒的因素一般有,機(jī)械不完全燃燒:由機(jī)械帶出和漏損等原因造成燃料損失?；瘜W(xué)不完全燃燒:由于空氣不足或燃料與空氣混合不好,使燃燒反應(yīng)未完全進(jìn)行,在燃燒產(chǎn)物中存有少量的可燃成分兩種狀態(tài)。當(dāng)燃料的可燃分子與氧化劑分子相接觸,在一定的溫度環(huán)境和濃度條件下,發(fā)生燃燒反應(yīng)并放出一定的熱量的現(xiàn)象被稱之為燃燒現(xiàn)象。O2為無色無臭氣體。分子量:32比重:1.429CO2又稱碳酸氣。常溫狀態(tài)下為無色、無臭(略有氣味)氣體,易容于水,空氣中的CO2含量達(dá)到25mg/l時對人體有害,含量達(dá)到162mg/l時即可致人死亡。分子量:44.01比重:1.977SO2又稱無水亞硫酸或亞硫酸酐。為無色、有刺激氣味,不燃燒,常溫下4個大氣壓即可液化的氣體。分子量:64.07氣體比重:2.3液體比重:1.5。一般決定氣體燃料燃燒速度和燃燒程度的主要因素是與空氣的混合速度和混合程度。氣體燃料燃燒過程熱平衡的基本內(nèi)容包括:——燃料的化學(xué)熱,即燃料的發(fā)熱量——空氣帶入的物理熱——燃料帶入的物理熱——燃燒產(chǎn)物得到的物理熱——燃燒產(chǎn)物傳給周圍介質(zhì)的熱量——由于不完全燃燒損失的熱量——由于燃燒產(chǎn)物中某些氣體在高溫下熱分解反應(yīng)消耗的熱量影響燃燒速度的主要矛盾不是燃料本身的反應(yīng),而是煤氣與空氣的混合以及混合以后,可燃?xì)怏w被加熱的升溫速度。將空氣與煤氣的預(yù)熱,對提高燃燒速度和煤氣的充分燃燒都是很有益的。氣體燃料的燃燒狀態(tài),一般可分為動力燃燒狀態(tài)和擴(kuò)散燃燒狀態(tài)。動力燃燒狀態(tài),亦可稱為無焰燃燒或預(yù)混合燃燒狀態(tài)。它是指:燃料(煤氣),空氣在進(jìn)入燃燒室(窯內(nèi))或燒嘴以前,預(yù)先進(jìn)行了混合。當(dāng)經(jīng)過燒嘴噴出時便直接開始產(chǎn)生燃燒。這一燃燒狀態(tài)的速度極快,噴出燒嘴后,便會很快完成燃燒。這一燃燒狀態(tài)的火焰很短,常常會看不到火焰。由于動力燃燒狀態(tài)對煤氣與空氣的混合存在著壓力、預(yù)熱溫度、純度等方面的要求,在燃燒時,它具有易回火、不易控制、易燒壞燒嘴和易產(chǎn)生爆炸的缺點(diǎn)。因此,常常不被采用。擴(kuò)散燃燒狀態(tài),亦可稱為有焰燃燒狀態(tài)。它是指:燃料(煤氣)、空氣在經(jīng)過燒嘴時,不經(jīng)過混合。而是以各自的通道,分別經(jīng)過燒嘴噴出后,邊混合邊燃燒并形成火焰。這一燃燒狀態(tài)因受混合因素的影響,火焰長度會相對地較長。由于擴(kuò)散燃燒狀態(tài)在使用時,具有火焰輻射能力強(qiáng),溫度分布均勻,火焰狀態(tài)能夠調(diào)整。煤氣壓力可低值使用,純度質(zhì)量要求不高,不易發(fā)生回火等特點(diǎn)。在回轉(zhuǎn)窯和其它窯爐上得到了普遍地采用。與此同時,燃料(特別是煤氣)在燃燒時,存在著需要大于燃料本身數(shù)倍的助燃空氣進(jìn)行混合幫助燃燒時,因燃料或空氣的質(zhì)量因素,需要較大的燃燒空間。因空氣系統(tǒng)(風(fēng)機(jī))不足或異常時,易產(chǎn)生燃燒不完全,回火燃燒和爆炸的缺點(diǎn)?？傊?擴(kuò)散燃燒的特點(diǎn)及缺點(diǎn)的關(guān)鍵表現(xiàn)是:燃料(煤氣)與空氣的混合質(zhì)量,即混合程度和混合速度?；旌铣潭葲Q定燃燒的完全程度,混合速度決定燃燒速度。由于燃燒反應(yīng)比混合過程快,燃料與空氣的混合程度和混合速度(助燃空氣的配比量、被加熱的溫度),決定了燃燒的速度和燃燒的完全程度。對氣體燃料(主要指焦?fàn)t煤氣)的燃燒過程而言,獲得迅速、完全、熱利用率高的基本方法是:與空氣形成分子狀完全混合。這是保證燃燒開始的首要條件。在高溫環(huán)境中進(jìn)行燃燒。高溫環(huán)境能夠加速燃燒反應(yīng),著火容易,能夠保證燃燒過程的穩(wěn)定。形成較大的火焰?zhèn)鞑バЧ?。擴(kuò)大火焰前焰面,著火前,混合體的預(yù)熱是發(fā)生在離開火焰前焰面極近的距離內(nèi)。擴(kuò)大前焰面能夠加快預(yù)熱速度,產(chǎn)生迅速著火。保證實(shí)現(xiàn)燃料燃燒過程的持續(xù)和穩(wěn)定。獲得高溫狀態(tài)下燃料與空氣可持續(xù)混合的環(huán)境。四、空氣與燃燒促成燃料產(chǎn)生燃燒和完成燃燒的因素很多?？墒?能夠影響燃料產(chǎn)生和完成燃燒及產(chǎn)生燃燒溫度的重要因素之一,是空氣的存在和使用?？諝馐侵?由占78％的N2(氮?dú)?和21％的O2(氧氣)為主要成份,以及少量的CO2(二氧化碳),SO2(二氧化硫)等分子組成的,密度(比重)為1.29kg/m3的混合氣體。在它們當(dāng)中,N2(氮?dú)?是一種惰性氣體,是不具備助燃條件的。而真正具有助燃效率的成份是O2(氧氣)。這也就是說,所謂的助燃空氣,在實(shí)際意義上指的是空氣中的O2(氧氣)成份?？墒?在日常使用過程中,對這一助燃?xì)怏w的謂稱,仍稱之為空氣。燃料與空氣混合,產(chǎn)生燃燒是一個氧化反應(yīng)過程,燃料必須借助空氣才能燃燒。而空氣對燃燒的效率,又存在著燃燒的實(shí)際溫度對被煅燒物質(zhì)所達(dá)到的溫度的影響。其中,主要的影響有:1、燃料的發(fā)熱值2、空氣和燃料的預(yù)熱溫度3、富氧空氣和氧氣的燃燒4、過剩空氣系數(shù)。燃料熱值的高低,對燃料燃燒過程所產(chǎn)生的熱量的影響是非常大的。而助燃空氣對燃料燃燒產(chǎn)生的熱量的影響也同樣是非常大的?？諝鈪⒂谥紩r必然要帶走一定的熱量,這時,對助然空氣的被加熱的程度和在助燃過程中的投入量就必須具有一個明確的要求。因?yàn)樗鼘⒂绊懼剂系娜紵|(zhì)量和熱量的有效釋放率。燃料在燃燒過程中,當(dāng)空氣不足時,燃料將產(chǎn)生不完全燃燒。在燃料投入量不缺乏,但空氣量缺乏時,一定數(shù)量的可燃物質(zhì)由于缺少了空氣的幫助而沒有產(chǎn)生燃燒,造成了產(chǎn)出熱量的缺乏。這時,燃燒的溫度會被降低。反之,當(dāng)空氣過剩時,多余的空氣因未能參于助然反而會帶走燃燒時所產(chǎn)生的熱量,這也同樣會降低燃燒溫度。因?yàn)?在空氣成份中78％的N2是不參加燃燒的,但它會被加熱而帶走熱量。因此,過多的空氣會消耗或帶走有價值的熱量。因此說,在回轉(zhuǎn)窯的操作過程中,如何使用空氣,對燃料燃燒效率的影響是很大的。在助燃空氣中,我們經(jīng)常提到的富余空氣,就是有關(guān)燃燒概念中的過?？諝庀禂?shù)。它是燃料燃燒時所必須的。它是指實(shí)際空氣用量與理論空氣用量之比。是指在燃料燃燒過程中,應(yīng)供給出比理論空氣量較多些的實(shí)際空氣用量,目的是保征燃料能夠的完全燃燒?？墒?不同的燃料在燃燒過程中,由于燃燒方法,燃燒裝置的特性和性質(zhì)的不同以及操作方式的影響,對過剩空氣使用的系數(shù)要求也是不同的。例如;氣體燃料燃燒時的空氣過剩系數(shù)為:1.05~1.2％。因?yàn)?它與其它種類的燃料相比較,非常容易和空氣混合。因此,使用系數(shù)較低。液體燃料燃燒時的空氣過剩系數(shù)為:1.1~1.3％。固體燃料燃燒時的空氣過剩系數(shù)為:1.3~1.7％?？傊?不同的燃料在燃燒時,所需要的過?？諝庀禂?shù)是不同的。這主要是因?yàn)?它們在燃燒時與空氣混合的難易程度不同所決定的。燃料的燃燒過程,應(yīng)該有足能的空氣參與燃燒。其目的是,保證燃料能夠完全燃燒,釋放出有效的熱量。同時,也是為了起到控制因空氣量不足而產(chǎn)生燃燒不完全時,在廢氣中產(chǎn)生不應(yīng)有的CO(一氧化碳)氣體(可燃物質(zhì))的作用。對于煅燒活性石灰的回轉(zhuǎn)窯而言,燃料的燃燒效果,是整個煅燒過程中的重要環(huán)節(jié)。在燃料燃燒過程中,由于存在著影響實(shí)際燃燒溫度的主要因素之一,是空氣的使用因素,如何供給助燃空氣,就顯得非常重要了。那么,如何才能提高燃料燃燒的速度和溫度的傳播速度呢?這就需要具備以下的燃燒基本條件:有足夠的氧氣可燃成分與空氣中的氧氣混合程度高燃料與空氣被預(yù)熱溫度高燃料質(zhì)量好有助燃的催化劑。根據(jù)回轉(zhuǎn)窯的工作原理,燃燒器的性能,燃料的理化性質(zhì),以及燃料燃燒特性的需要。一般將參與助燃的空氣,用一次空氣和二次空氣的分配方式進(jìn)行輸送使用。它們在完成助燃的過程中,又根據(jù)燃燒的需要而具有各自的用途和特征。一次空氣:在回轉(zhuǎn)窯的操作術(shù)語中,一般被稱之為一次風(fēng),它是由特定的機(jī)械動力設(shè)備,一次空氣風(fēng)機(jī)強(qiáng)制產(chǎn)生流動空氣。一次風(fēng)經(jīng)過燒嘴裝置上設(shè)置的通道,送出常溫空氣。在燒嘴的出口處,與燃料發(fā)生混合。它的目的是幫助形成火焰形狀,并使燃料與空氣進(jìn)行混合,產(chǎn)生燃燒,從而促進(jìn)氧化反應(yīng)強(qiáng)烈地進(jìn)行。在此之中,應(yīng)該明確的是,一次空氣在回轉(zhuǎn)窯上的主要作用是:幫助燃料在燃燒過程中,形成理想的火焰形狀,這是能對燃燒效果產(chǎn)生影響,尤為重要的因素之一。二次空氣:在回轉(zhuǎn)窯的操作術(shù)語中,一般被稱之為二次風(fēng)。在石灰回轉(zhuǎn)窯上,它是由機(jī)械力,二次空氣風(fēng)機(jī)強(qiáng)制產(chǎn)生的流動空氣。它的作用是:對煅燒后的熟料進(jìn)行強(qiáng)制穿透,快速冷卻。同時,經(jīng)過熱量轉(zhuǎn)換,完成對自身的加熱后,進(jìn)入窯內(nèi),為燃料充分燃燒,提供足夠的燃燒空氣?；剞D(zhuǎn)窯煅燒活性石灰的熱量來源,在以氣體燃料(焦?fàn)t煤氣或混合煤氣)為能源介質(zhì)時。空氣的使用原則是:為了利于燃燒,一般以溫度較高的二次空氣為主體,一次空氣則較少。理論概念上的總空氣量中,決定一次空氣分配關(guān)系的重要因素是燃燒器(燒嘴)的性能。隨著設(shè)備性能的改進(jìn),對一次空氣的使用已從占總空氣量的15—20%下降到6%左右。二次空氣則占有較大比例?？墒?在實(shí)際操作理念上,這不應(yīng)是絕正確。例如,對一次空氣的使用原則,應(yīng)根據(jù)燒嘴裝置的設(shè)計特點(diǎn)、使用效果、燃料特性、火焰形狀、煅燒狀態(tài)等綜合性因素,進(jìn)行調(diào)配供給。總之,對一次空氣的使用,在以氣體燃料為能源時,在以幫助形成火焰形狀的基礎(chǔ)上,應(yīng)該以最少的用量,形成有效的火焰形狀為原則。五、熱量換算任何一個種類燃料在燃燒過程中,都會產(chǎn)生和釋放出不同的熱量。在對這些熱量的使用或認(rèn)識中,往往會取其使用某一單位量,來反應(yīng)或表示熱量的指數(shù)。如:卡、大卡、千卡、焦耳、千焦等?？墒?在對熱量的認(rèn)識上,特別是在使用過程中,為了形成一個統(tǒng)一規(guī)范的熱量使用單位,一般都要將各種單位的熱量經(jīng)過換算后,用一個統(tǒng)一的單位表現(xiàn)出來。這個單位就是:吉焦單位。熱量單位換算式:根據(jù)理論計算結(jié)果得知:1(kcal)卡、大卡、千卡的熱量=4.18(MJ)焦耳1吉焦=109(MJ)焦耳=106(kM)千焦1kcal=1×4.18=1×4.18÷106=0.0000041吉焦例如:當(dāng)某一燃料的低發(fā)熱值為4000kcal/m3時,則:4000×4.18=4000×4.18÷106=0.01627吉焦/m3由此而產(chǎn)生的熱量換算關(guān)系:吉焦÷0.01627=xm3m3×0.01627=x吉焦第四章、傳熱所謂傳熱:是指熱量自一個物體傳遞到另一個物體,或自一個物體的這一部份傳遞到另一部份的過程。根據(jù)傳熱原理,物體之間的傳熱方式有傳導(dǎo)傳熱、對流傳熱和輻射傳熱三種。即:熱量從某一種部份傳到與之相鄰的部份的傳熱方式叫傳導(dǎo)傳熱;它與導(dǎo)熱系數(shù)、熱傳遞時間、內(nèi)外溫度差、傳熱面積、傳熱層厚度等因素有關(guān)。由于流體運(yùn)動過程中發(fā)生相對位移而引起的熱量傳遞叫對流傳熱;影響對流傳熱的因素有:流體的種類,液體、氣體、蒸汽。流體的性質(zhì)重度、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、粘度。流體的運(yùn)動方式,自然運(yùn)動或強(qiáng)制運(yùn)動,傳熱壁形狀、位置和大小等。借助熱射線傳遞熱量的過程叫輻射傳熱。它是由熱能部份轉(zhuǎn)變成輻射能。這個轉(zhuǎn)變過程主要取決于溫度,溫度越高輻射出的能量越大。凡是絕對零度以上的物體都能輻射出熱量,也能夠得到熱量。最終是低溫物體從高溫物體上得到了熱量。在煅燒活性石灰的回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)內(nèi),熱量交換的過程一般包括:火焰煙氣對物料表面的輻射傳熱?；鹧鏌煔鈱ξ锪媳砻婕案G壁的對流傳熱。窯壁對物料表面的輻射及傳導(dǎo)傳熱。物料顆粒之間及顆粒內(nèi)部的傳導(dǎo)傳熱。在回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)中,物料在豎式預(yù)熱器內(nèi)的傳熱,是靠吸收氣流中的熱,以對流傳熱方式進(jìn)行的。物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi),主要是靠吸收火焰的輻射熱進(jìn)行分解及燒成的。這也是石灰煅燒過程中最重要的傳熱方式。經(jīng)過窯體的轉(zhuǎn)動,促使物料不斷地翻落滾動,能夠達(dá)到強(qiáng)化物料與氣流之間傳熱的目的。這是回轉(zhuǎn)窯較之其它窯型相比,所特有的優(yōu)點(diǎn)之一。而冷卻器的熟料與空氣之間的換熱,是以對流的形式進(jìn)行的。這時的熱量交換已成為散熱傳熱。為此,在活性石灰的煅燒過程中,根據(jù)帶豎式預(yù)熱器的回轉(zhuǎn)窯的性能特點(diǎn),按傳熱方式的不同,在煅燒系統(tǒng)內(nèi),已基本上形成或劃分出了預(yù)熱、燒成和冷卻三個煅燒工藝階段,它們一般被稱之為三個煅燒階段或三個煅燒工作帶。實(shí)際上也就是三個不同的傳熱表現(xiàn)階段。而在一般的回轉(zhuǎn)窯中,各煅燒階段一般會被劃分為:預(yù)熱、分解、燒成和冷卻四個階段。在煅燒過程中,對回轉(zhuǎn)窯內(nèi)所謂三帶的劃分,應(yīng)根據(jù)煅燒工藝要求而設(shè)定,也就是說,在回轉(zhuǎn)窯內(nèi),對三帶的劃分是沒有嚴(yán)格的界限要求的。由于活性石灰有粒度和活性性能的要求,結(jié)合回轉(zhuǎn)窯內(nèi)較為復(fù)雜的熱交換過程。在對回轉(zhuǎn)窯的選擇上,一般多以短而粗的窯型為主。如44×4.2m窯型,50×4.2m窯型等。這是因?yàn)?物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的填充率(填充系數(shù))一般是比較低的,一般在8%左右。它們能接受到的輻射傳熱面、與煙氣的傳熱接觸面都比較小。當(dāng)窯尾煙氣溫度達(dá)到1000℃左右時,傳熱方式以輻射為主,對流、傳導(dǎo)為輔。物料的最高受熱點(diǎn)在物料的表面。又因襯磚的傳導(dǎo)傳熱,物料的最低受熱點(diǎn),卻是料層的中間部分。根據(jù)傳熱的原理來分析回轉(zhuǎn)窯內(nèi),襯磚對物料傳熱的影響因素有:已暴露的襯磚表面直接向物料進(jìn)行輻射換熱。末暴露的襯磚表面,首先以導(dǎo)熱方式,將蓄積的熱量傳遞給物料。其次是與固體顆粒間的輻射換熱和對流層導(dǎo)熱。由于襯磚內(nèi)外表面存在溫度差,熱量從外表面?zhèn)髦羶?nèi)表面,并以輻射和對流方式向周圍介質(zhì)散熱。與此同時,在回轉(zhuǎn)窯的傳熱、換熱過程中,熱量的損失也是較大的。其中,廢氣余熱和回轉(zhuǎn)窯筒體散熱,是傳熱過程中造成熱量損失的兩個主要的因素。根據(jù)石灰的煅燒需要和回轉(zhuǎn)窯的煅燒特性,為了提高熱效率,有效地利用廢氣余熱。在回轉(zhuǎn)窯的進(jìn)料端,采用豎式預(yù)熱器裝置。經(jīng)過廢氣余熱,對物料進(jìn)行煅燒前期的換熱、蓄熱準(zhǔn)備(烘干、預(yù)熱、預(yù)分解)。使物料進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯后,能夠在較短的時間內(nèi),與熱煙氣進(jìn)行并完成強(qiáng)烈的熱量交換。這個傳熱過程,以煙氣的對流傳熱為主。隨著物料在窯內(nèi)不斷地向前翻滾移動,石灰顆粒開始接觸火焰的輻射傳熱。在火焰輻射溫度的作用下,物料的性質(zhì)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。這就是一般所說的,物料從石灰石被煅燒成了石灰。為了保證石灰的活性性質(zhì),對煅燒后的活性石灰來說,因?yàn)樗哂锌鞜崩涞奶匦砸?。?dāng)被燒成的石灰從離開了火焰輻射區(qū)開始,石灰的傳熱狀態(tài)即開始發(fā)生改變,從接受氣流的對流傳熱,窯襯、顆粒間的傳導(dǎo)傳熱、火焰的輻射傳熱轉(zhuǎn)變成向外擴(kuò)散放熱。晶體結(jié)構(gòu)即將發(fā)生變化。為了防止出窯后的石灰熟料在高溫下發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)改變,對出窯后石灰的冷卻,應(yīng)在短時間內(nèi)完成。豎式冷卻器是比較理想的冷卻容器。高熱石灰在冷卻器內(nèi)停留約30分鐘,即可在強(qiáng)烈的熱交換中被冷卻至100℃以下,從而有效地防止了晶體繼續(xù)長大。這個熱量交換的過程,是以散熱為主的。機(jī)械風(fēng)吹出和帶走物料所含的熱,熱量經(jīng)過對流傳熱加熱空氣。對傳熱效果的表現(xiàn),在熱工理念中是以溫度來體現(xiàn)的。所謂溫度,它是表示物體冷熱程度的物理量。當(dāng)物質(zhì)放出一定的熱或吸入到一定的熱時,這個熱的反應(yīng)便能產(chǎn)生出一個量度單位(℃)。而對溫度的表示結(jié)果,一般是以測量儀表來反映的。溫度有華氏溫度(F)、攝氏溫度(℃)和開氏溫度(K)。其中,攝氏溫度(℃)是當(dāng)前常見的,但在國際準(zhǔn)規(guī)定中,一般采用的是開氏溫度(K)表示,開氏溫度也叫絕對溫度。它是把攝氏溫度零下273℃作為起點(diǎn)的,被稱之為絕對零度的溫度。如果將攝氏溫度用t表示,絕對溫度用T表示,則攝氏溫度和絕對溫度的關(guān)系是:T=t+273.16K在使用或工程計算中,由于一般都采取忽略小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)值,因此,常規(guī)的表現(xiàn)關(guān)系式被定為:T=t+273K。按測量方式的不同,溫度測量儀表的形式可分為:接觸式和非接觸式兩種。根據(jù)不同的測量接觸方式,測量原理又可分為:熱電,溫差,熱敏,光學(xué),比色等。例如,熱電偶是根據(jù)熱電效應(yīng)原理工作的,它的測溫方式是經(jīng)過與氣流的接觸,將吸收到的熱能轉(zhuǎn)變成電能后,經(jīng)過儀表反映出溫度指數(shù)的。第五章、活性石灰的煅燒設(shè)備活性石灰的煅燒過程,是指石灰石必須要經(jīng)過一套合適的容器、一定的過程、一定的溫度(熱量)和時間,才能夠完成向石灰的轉(zhuǎn)化。根據(jù)活性石灰的煅燒原理和傳熱方式的需要,活性石灰的煅燒過程,不是由某一單獨(dú)的設(shè)備能夠完成的。它應(yīng)該是由一套系統(tǒng)化的設(shè)備組成的煅燒設(shè)備。如:70年代引進(jìn)的KM回轉(zhuǎn)窯設(shè)備,它是由豎式預(yù)熱器、回轉(zhuǎn)窯、豎式冷卻器三大容器,排煙機(jī)、除塵器、燃燒器系統(tǒng)三大設(shè)備組成的活性石灰煅燒系統(tǒng)。隨著石灰煅燒技術(shù)的發(fā)展和需要,用來煅燒冶金爐料的窯爐很多,而用作煅燒活性石灰的窯爐型式也愈來愈多,其中,一般常見的有:豎式預(yù)熱器和豎式冷卻器的回轉(zhuǎn)窯帶爐篦子式回轉(zhuǎn)窯冷卻筒式回轉(zhuǎn)窯新型豎窯雙(套)筒豎窯并流蓄熱式豎窯逆流筒機(jī)械化混料立窯旋轉(zhuǎn)爐床窯沸騰層窯四行程煅燒爐雖然,在不同型式的窯爐(包括一般型式的普通窯爐)上,都能夠用來煅燒石灰或活性石灰?？墒?在冶金行業(yè)中,特別是在大工業(yè)生產(chǎn)中,回轉(zhuǎn)窯依然是一種較為常見的、被廣泛使用的煅燒窯爐。因?yàn)?它即能夠用來煅燒耐火材料,又能夠用來煅燒冶金爐料,水泥熟料等?；剞D(zhuǎn)窯,是一種能夠旋轉(zhuǎn)的窯爐。按其煅燒工藝劃分:有濕法、半干法和干法生產(chǎn)工藝。按煅燒性質(zhì)劃分:濕法以生產(chǎn)水泥為主,干法以生產(chǎn)石灰為主,而界于濕法和干法之間的半干法,是將原料破碎后,成球再煅燒,它則以生產(chǎn)耐火材料為主。在煅燒活性石灰的回轉(zhuǎn)窯中,窯型是各有不同的。如:a、帶豎式預(yù)熱器和豎式冷卻器的回轉(zhuǎn)窯b、帶爐篦子式的回轉(zhuǎn)窯c、帶冷卻筒式的回轉(zhuǎn)窯。這也就是說,回轉(zhuǎn)窯按窯體特征劃分,有窯型的不同。按窯內(nèi)廢氣利用裝置劃分,則有預(yù)熱裝置的不同等。一、回轉(zhuǎn)窯設(shè)計與材質(zhì)對于一套回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的選型與設(shè)計,從工藝角度上講,應(yīng)該以注重掌握回轉(zhuǎn)窯的熱工特性為基礎(chǔ)、結(jié)合它的熱工特性去了解相關(guān)的回轉(zhuǎn)窯知識。在一套回轉(zhuǎn)窯裝置的設(shè)計內(nèi)容中,首先應(yīng)該考慮的是,回轉(zhuǎn)窯與所要煅燒物質(zhì)的相適應(yīng)性。其中,物料衡算與熱量衡算,是回轉(zhuǎn)窯設(shè)計的基礎(chǔ)。單位面積產(chǎn)量指標(biāo),是回轉(zhuǎn)窯設(shè)計內(nèi)容中重要的依據(jù)之一。而回轉(zhuǎn)窯的長度與內(nèi)徑之比(L/D),則更能反映回轉(zhuǎn)窯的熱工特性。由于回轉(zhuǎn)窯筒體長度和直徑對煅燒效果有直接的影響,存在著對流傳熱條件不同,低溫傳熱效果不同等問題。隨著活性石灰煅燒工藝的發(fā)展,根據(jù)活性石灰產(chǎn)品的