回转窑手册

回转窑手册内容摘要：

: ％， ≥ 50 mm : ％， 20 — 50 mm = 84 ％ 2） 水份： 入窑前： ＜ 4 ％ 3） 杂质： ＜ 1 ％ 石灰石与石灰消耗比例： 根据 CaCO3 分解式，其 CaO 和 CO2含量为： 100 56 44 CaCO3 ＝ CaO + CO2 100 ： 56 X ： 1 100 247。 56 ＝ 根据计算，可以得出原石与成品消耗比例为： ︰ 1 石灰石的化学成份组成： ％ 根据 原素组成：原子量： Ca＝ 40 O＝ 16 C＝ 12 时 若： CaCO3 = 100 时 其中： CaO = 56 CO2 = 44 5．石灰石密度（比重）： — t / m3 石灰石颗粒堆积密度： — t / m3 18 第三章、燃料与燃料燃烧 活性石灰的煅烧过程，实际上就是燃料燃烧的过程，是产生热量和热量交换的过程。 如何 选择燃料，对回转窑和产品的煅烧结果都是至关重要的。 燃料在回转窑内完全燃烧后所产生的热效应，与窑炉的运作机理应保持相互间的，能够充分地适应和吻合。 在回转窑上，对所要煅烧的物质 —— 石灰石来说，燃料的发热值和燃料本身的质量则是更为重要的。 与此同时，还应充分地考虑到，对所选用燃料的来源途径，投入成本等，应符合产品价值的要求。 19 一、 燃料 所谓燃料，通常是指：某种物质在空气或氧气中，容易产生着火燃烧并放出大量的热，可供给工业或家庭有效的、可利用的可燃物质。 所谓标准燃料，是指规定发热量为 29273kJ/ kg（千焦 /千克） = 7000kcal / kg的燃料。 根据燃料形成或演变的过程，进行性质划分，燃料可分为物理状态和化学状态两大类： 1） 物理状态：如煤，天然气，石油等，它们通常被称之为一次能源。 2） 化学状态：如焦炭，液化石油气，煤气等，它们则被称之为二次能源。 这些燃料按其本身具有的体态分类有固体，液体，气体三大类。 它们的基本体态特征表现为： 固体 —— 具有一定的体积，又有一定的形状。 如煤，焦炭等。 它们是由多种复杂的有机化合物质组成的，其基本组成元素为 C（碳）、 H2（氢）、 O2（氧）、 N2（ 氮） S（硫）等。 此外，还有一定的水份和灰份。 在这些基本的元素当中，碳是固体燃料的基本组成体，是热量的主要来源，含碳越高的固体燃料其热值越高。 氢在燃料中有两种形态：一种是与氧结合的氢，燃烧时热效应高。 另一种是和燃料中的氧进行结合的氢，它不参加燃烧反应，它的存在降低了可燃物的含量。 液体 —— 具有一定的体积，但没有一定的形状。 如汽油、材油、液化石油气等。 天然的固体和液体燃料是经过长期的地质化学作用而生成，它们的基本组成物是各种有机化合物。 用于工业的液体燃料通常是指石油及石油加工产品，石油主要是由各种烷类 ，归属碳氢化合物所组成。 重油是从天然石油中获取的一种常温时为胶质状，类似于固体（半固体）经加热后呈流质状（半液体）的物质。 承受的温度越高，流质感越强，它属于类似液体的二次能源。 为此，若按形态上分类，它是一种界于固体和液体之间的燃料。 但是，若将重油按使用时所产生的形态进行划分，它亦可归属 20 于液体燃料的种类。 气体 —— 既没有一定的形状，又没有一定的体积。 如天然气、焦炉煤气等各类煤气。 其中，天然气是一种天然的，由一些饱和烃类组成的混合体，主要成份是甲烷（ CH4），其含量可达到 80 %以上。 而在种类各异的煤气中 ，最具代表性的是焦炉煤气，它是一种以氢和碳氢化合物为主要成份组成的，其中， H2（氢气）含量＞ 50 %。 在各种煤气中属于发热值较高的气体燃料。 通过对燃料的了解，我们对燃料已经产生了一个基本的认识。 同时，也为在利用回转窑煅烧活性石灰时如何选择燃料提供了参考依据。 根据回转窑的煅烧特点和石灰产品的产出价值以及燃料的获取途径等方面的需要，在煅烧活性石灰的燃料选择上，特别是在回转窑等大型的炉窑上，焦炉煤气，混合煤气，煤粉及重油已成为了较为常见的煅烧燃料。 一）、焦炉煤气 焦炉煤气，是高炉煤气、 转炉煤气、混合煤气、发生炉煤气、铁合金炉煤气等众多煤气种类的主要组成部分之一。 焦炉煤气是将煤在干锱（隔绝空气加热、即炼焦）过程中产生的一种可燃气体，是煤的组成物质在高温分解时的产物。 煤随着干锱温度的增加，在干燥（预热）阶段，先放出煤中所含的水蒸汽及吸附的 CO2 ， CH4 等。 当温度上升至 200— 300℃（热分解）时，含氧化物产生出 CO2 ， H2O 酚等。 温度继续上升至 400℃（软化）时，煤开始发生剧烈的分解，产生大量的 CO、 CH H2 等，同时产生大量的初生焦油。 当温度上升到 500— 700℃（半焦）时，产生 以 CH4 、 H2 为主的气体。 当温度上升至 750— 1000℃（成焦）时，产生少量的以 H2（氢）为主的气体。 这些气体被收集在一起并由焦炉顶端的上升管引导至回收系统，经过一次脱硫（粗脱硫）和二次脱硫（精脱硫）处理后，便生成为一种气体燃料 —— 低压（脱硫）焦炉煤气。 焦炉炼焦中，每生产 1 吨焦炭产生约 300 m3 的荒煤气。 回收过程中，对焦炉煤气的回收是指降低煤气所含的温度。 净化是指脱去煤气中的焦油、水 21 蒸汽、荼、 H2S、 NH苯类和酚氰化物等杂质。 焦炉中的 H2S 燃烧时能生成 SO2，有毒并污染空气。 用于冶炼、化学合成 时，对钢产品有降低热脆性（龟裂）的伤害作用。 在输送过程中，容易腐蚀管道和设备。 任何一种副产煤气都是由一些单一气体组成的。 其中，主要的可燃成分有 H CO 和其他气态碳氢化合物 CmHn 以及 H2S。 不可燃成分有 CO NO2 除此之外，在气体燃料中还含有水蒸汽，焦油蒸汽和粉尘固体微粒。 煤气中具有腐蚀性的主要成分是 H2S、 CO2 和 O2。 但是，这些气体只有在有水时才具有腐蚀性。 H2S、 CO2 在水中呈阳性， O2 在水中则具有氧化腐蚀性。 由于氢的燃烧速度很快，煤气与空气很容易混合，在使用最少量的过剩空气时便能够得到 很好的燃烧效果。 煤气使用以前，可以进行预热，从而可提高煤气的燃烧温度。 焦炉煤气燃烧时，产生的火焰具有：较短、明亮，火力集中的特点。 将焦炉煤气与其他类型的燃料进行比较，它具有：质地比较清洁，容易与空气混合，点燃、熄灭过程容易，易于控制，输送方便，成本低廉，保证使用不会中断等优点。 通过生产实践表明，在利用回转窑来煅烧活性石灰时，将被称之为低压脱硫的焦炉煤气做为煅烧燃料，是一种较为理想的选择。 焦炉煤气性质： 1．无色，有臭味，有毒性，易燃易爆 2．热值： 4000 — 4100 kcal /m3 , 未经脱硫时， 3800 — 3905 kcal /m3 （ 16,35mj /m3 ）。 3．比重： — kg /m3 4．燃点： 650℃ 5．燃烧温度： 1880 ℃ 6．爆炸范围： 6 — 30 ％ 7．燃烧所需空气量： — m3/m3 8．理化指标（％） 22 表六 名称 H2 CH4 CO CmHn O2 CO2 N2 理论值 5060 1925 48 23 23 713 实际值 9．杂质含量 mg / N m3 表七 名 称 H2S 有机硫 荼（夏） 荼（冬） 焦 油 指 数 ＜ 200 ＜ 250 ＜ 100 ＜ 150 ＞ 50 H2S 为无色气体，具有浓厚的臭蛋气味。 分子量： ，比重： ，发热值： 5660 大卡 /m3，易容于水。 爆炸范围： ～ %，着火温度： 364℃，火焰呈兰色，空气中浓度达 %时有害人体， %时可致人死亡。 二）、高炉煤气 高炉煤气，是高炉炼铁过程中产生的一种副产煤气。 主要生产原料为铁矿石（原矿或烧结矿），石灰石，助燃剂等，主要燃料是焦炭。 焦炭在燃烧过程中，开始由空气过剩状态逐渐变成空气不足的燃烧状态，结果便产生出了高炉煤气，也可称为 BFG 煤气或 B 煤气。 每生产 1 吨生铁可生成 2020 m3可燃气体，主要成分为 CO，属低热值煤气，可单独供低热值煤气使用或与焦炉煤气（ M）混合使用。 高炉煤气性质： 1．无色，无味，剧毒，易燃易爆 2．热值： 800 — 950 kcal / m3 3．比重： kg/m3 4．燃点： 700℃ 5．燃烧温度： 1400℃ 6．爆炸范围： 40 ~ 70％ 7．燃烧所需空气量： ~ m3/ m3 8．理化指标： % 表八 23 名 称 CO N2 CO2 H2 O2 CH4 指 数 26— 31 56— 60 7— 14 — — 三）、转炉煤气 转炉煤气是转炉炼钢过程中，氧气通过氧枪，从炉口上方伸入到距铁水适当的位置，以一定的压力进行吹炼。 这时，铁的氧化物，特 别是其中的氧化亚铁与铁水中的碳化合，产生出含有大量一氧化碳的气体，这一副产的可燃气体即为转炉煤气。 由于转炉煤气的发热值较焦炉煤气要低，但又高于高炉煤气。 气体中含有较大成分的 CO 和 15 %左右的 CO氮气以及微量的氧气和氧化物，并且含尘量较高。 所以通常被作为废气排放或烧掉，其性质与高炉煤气相近。 为此，在煅烧活性石灰的回转窑上，对转炉煤气的使用通常是以与其它较高热值的燃料进行混合使用的。 净化后的转炉煤气，是一种有毒，易燃，无色无味，发热值为 1700— 2020大卡 /m3 的气体，煤气中含有 55 %以上的 CO， 与空气或氧化混合达到一定比例时，遇到明火便会发生爆炸。 转炉煤气理化指标： % 表九 名 称 CO CO2 O2 N2 H2 指 数 ～ ～ ～ ～ 四）、混合煤气 随着工业发展的需要，将焦炉煤气与高炉煤气或者其它煤气进行混合使用，已在各种加热、煅烧、冶炼工艺中被广泛地采用。 在将各种煤气进行混合使用的同时，将煤气与其它燃料混合配制使用的种类也很多。 如液化石油气、煤粉、重油等。 总之，对燃料的混合使用，是一种很好的利用能源、节约能 源的使用手段。 在气体燃料混合使用的过程中，用于表示混合气体成分的方法通常有体积成分和重量成分两种。 气体的重量与重量之比是重量成分，气体的分容积与总容积之比，被称之为体积成分。 混合气体的比热有容积比热和重量比热，重量比热等于混合气体所含的 24 各种气体的重量比热和它们的重量成分乘积的和。 容积比热等于组成混合气体的各种气体的容积比热与它们的容积成分的乘积之和。 在种类众多的煤气中，在各自固有的特点的基础上，它们之间又存在着既相同又不尽相同的易燃易爆，有毒性的基本性质。 其中，能够引起煤气爆炸所必须具备的条件是： a、煤气与空气混合达到一定的比例（爆炸极限范围）。 b、处于爆炸极限范围的混合物遇到明火或达到着火温度。 c、 混合物处于密闭或开孔极小的容器内。 煤气爆炸是指，当煤气发生瞬时燃烧并产生出具有高温、高压冲击波并对物质或环境形成强大的破坏力。 空气、煤气混合物的爆炸特征是，煤气迅速地燃尽后产生的发热和瞬时急剧的膨胀反应。 煤气中的有毒成分主要是指 CO（一氧化碳），它是一种在常温状态时呈无色，无臭，无刺激性，性极毒。 燃烧时呈蓝色火焰，与空气混合极易发生爆炸的气体。 分子量： ， 密度（比重）： 热值： 3020 大卡 /m3 燃点： 609℃，在气体中含有少量的水即可降低其着火温度 爆炸极限： ~ 75 ％。 空气中可允许的 CO 浓度为 g /m3 空气中含量 %即有害人体 空气中含量 %时即可使人失去感觉 空气中含量 %可至人迅速死亡 CO 是 C 与 O2 结合燃烧不完全时的产物，它们结合并产生完全燃烧后生成 CO2，而燃烧不完全时则可生成 CO。 它既是一种可燃烧气体，又是一种有毒性气体。 CO 对人的危害是极大的，在进入人体呼吸道很少量的情况下便会很快地导致中毒，同时也会在很短 的时间内至人死亡。 当人体通过呼吸道吸入 CO 后， CO 即被吸入肺泡内并进入血液，使血液中输氧的血红蛋白被减少，造成人体组织缺氧而引起中毒。 它造成人体中毒的机理在于： 25 1）、 CO 与 Hb 亲和生成 HbCO （碳氧血红蛋白），它们的亲和力比 O2 与 Hb的亲和力大 300 倍。 而它们的解离速度却要比 HbO2（氧合血红蛋白）的解离速度慢 3600 倍，从而阻碍氧的释放和传递，引起人体组织缺氧。 2）、 CO 能与许多 C（碳）结合，从而影响酶的功能。 3）、人体中枢神经对缺氧最敏感。 煤气造成人体中毒的关键是 CO 成分，人 体中毒的程度主要与血液。