低品位燃料燃燒特性及在水泥窯內(nèi)應(yīng)用

內(nèi)容概要

針對(duì)水泥回轉(zhuǎn)窯中燃用低品位燃料存在的問題，《低品位燃料燃燒特性及在水泥窯內(nèi)應(yīng)用》主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究：第一，以熱重法對(duì)不同品位燃料的靜態(tài)燃燒特性進(jìn)行了機(jī)理研究；第二，通過沉降爐模擬燃料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的燃燒環(huán)境，重點(diǎn)對(duì)低品位燃料的動(dòng)態(tài)燃燒特性進(jìn)行考察；第三，構(gòu)建了冷態(tài)?；囼?yàn)臺(tái)，主要從噴燃器出口結(jié)構(gòu)的角度對(duì)包括噴燃器在內(nèi)的回轉(zhuǎn)窯燃料燃燒段的流場(chǎng)和混合強(qiáng)度場(chǎng)進(jìn)行模擬，從而考察噴燃器結(jié)構(gòu)對(duì)低品位燃料著火、穩(wěn)燃和燃盡過程的影響；第四，在對(duì)低品位燃料的燃燒特性和噴燃器空氣動(dòng)力過程研究的基礎(chǔ)上，采用計(jì)算機(jī)輔助試驗(yàn)（CAT），從噴燃器操作參數(shù)的角度對(duì)低品位燃料在整個(gè)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的燃燒過程進(jìn)行了系統(tǒng)研究；第五，在上述研究的基礎(chǔ)上，對(duì)2000t/d、2500t/d、4000t/d、5000t/d新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯中應(yīng)用不同品位燃料的情況進(jìn)行考察，重點(diǎn)對(duì)燃用低品位燃料時(shí)回轉(zhuǎn)窯燒成系統(tǒng)的性能指標(biāo)進(jìn)行分析。
《低品位燃料燃燒特性及在水泥窯內(nèi)應(yīng)用》可供廣大水泥回轉(zhuǎn)窯燃燒研究人員及運(yùn)行人員參考，也可供有關(guān)專業(yè)的本科生及研究生參考。

作者簡介

無

書籍目錄

前言第1章 水泥工業(yè)發(fā)展概述1.1 我國水泥工業(yè)發(fā)展概況1.1.1 我國水泥工業(yè)發(fā)展迅猛且耗能巨大1.1.2 我國能源形勢(shì)嚴(yán)峻且煤炭資源分布不均衡1.1.3 水泥工業(yè)應(yīng)用低品位燃料的重要意義1.2 水泥工業(yè)技術(shù)發(fā)展概述1.2.1 新型干法水泥技術(shù)的發(fā)展1.2.2 水泥窯中燃料利用技術(shù)的研究1.2.3 回轉(zhuǎn)窯中噴燃技術(shù)的研究1.3 本書主要內(nèi)容第2章 低品位燃料燃燒特性的熱重研究2.1 試驗(yàn)方案的構(gòu)建2.1.1 低品位燃料的定義探析2.1.2 試驗(yàn)樣品分析2.1.3 試驗(yàn)裝置和方法2.2 非等溫?zé)嶂卦囼?yàn)中燃料燃燒特性指數(shù)2.2.1 TG-DTG曲線的轉(zhuǎn)換2.2.2 TG-DTG曲線特征點(diǎn)2.2.3 綜合燃燒特性指數(shù)2.2.4 傅氏通用著火指數(shù)2.2.5 熱重試驗(yàn)中燃料燃燒指數(shù)的確定2.3 低品位燃料燃燒特性研究2.3.1 升溫速率對(duì)燃燒特性的影響2.3.2 煙煤燃燒特性研究2.3.3 褐煤燃燒特性研究2.3.4 貧煤燃燒特性研究2.3.5 無煙煤燃燒特性研究2.3.6 石煤燃燒特性研究2.3.7 不同品位煤燃燒特性綜合比較第3章 基于多重掃描速率的動(dòng)力學(xué)求解新方法研究3.1 熱分析動(dòng)力學(xué)方法概述3.1.1 動(dòng)力學(xué)方程的衍化3.1.2 傳統(tǒng)求解方法存在的問題3.2 基于多重掃描速率的動(dòng)力學(xué)求解新方法3.2.1 理論基礎(chǔ)3.2.2 求解過程3.2.3 幾點(diǎn)討論3.3 不同品位煤燃燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)三因子的求解3.4 基于燃燒特性和動(dòng)力學(xué)分析對(duì)石煤的類屬研究3.4.1 石煤概述3.4.2 石煤理化特性3.4.3 基于燃燒特性和動(dòng)力學(xué)的類屬研究方法3.4.4 石煤類屬的判定第4章 低品位燃料窯內(nèi)燃燒特性的沉降爐模擬4.1 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃料燃燒特點(diǎn)4.2 試驗(yàn)方案的構(gòu)建4.2.1 試驗(yàn)樣品4.2.2 試驗(yàn)臺(tái)架4.2.3 試驗(yàn)方案的確定4.3 沉降爐中低品位燃料動(dòng)態(tài)燃燒特性指數(shù)的確定4.3.1 沉降爐試驗(yàn)中低品位燃料著火點(diǎn)確定新方法——微分差熱法4.3.2 沉降爐中低品位燃料燃燒特性指數(shù)的確定4.4 燃料品位對(duì)沉降爐模擬結(jié)果的影響4.4.1 揮發(fā)分的影響4.4.2 發(fā)熱量的影響4.4.3 粒度的影響4.5 沉降爐操作參數(shù)對(duì)燃料燃燒特性的影響4.5.1 過量空氣系數(shù)的影響4.5.2 著火段壁溫的影響4.5.3 二次風(fēng)溫度的影響第5章 新型三通道噴燃器空氣動(dòng)力過程物理模擬5.1 噴燃器物理模擬方法5.2 物理模擬原理5.2.1 冷態(tài)?；?.2.2 研究射流混合過程熱平衡法原理5.3 試驗(yàn)方案的構(gòu)建5.3.1 試驗(yàn)系統(tǒng)及測(cè)試技術(shù)5.3.2 三通道噴燃器的設(shè)計(jì)5.3.3 模擬方案的制定5.4 噴燃器動(dòng)力場(chǎng)總體分布特征5.4.1 混合強(qiáng)度與混合率的辨析5.4.2 射流速度場(chǎng)總體分布特征5.4.3 射流橫向混合強(qiáng)度分布特征5.5 噴燃器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)空氣動(dòng)力過程的影響5.5.1 旋流葉片角度的影響5.5.2 風(fēng)道擴(kuò)口的影響5.5.3 外風(fēng)道牙齒的影響第6章 回轉(zhuǎn)窯中低品位燃料噴燃過程數(shù)值模擬研究6.1 CAT技術(shù)在回轉(zhuǎn)窯中應(yīng)用的可行性6.2 模擬方案的構(gòu)建6.2.1 研究對(duì)象6.2.2 物理模型6.2.3 模擬工況的確定6.3 噴燃器操作特征對(duì)低品位燃料燃燒過程的影響6.3.1 旋流葉片角度的影響6.3.2 外內(nèi)風(fēng)量比的影響6.3.3 過量空氣系數(shù)的影響6.4 燃料品位對(duì)燃料噴燃過程的影響第7章 低品位燃料在新型干法回轉(zhuǎn)窯中的應(yīng)用研究7.1 不同品位燃料在4000、5000t/d回轉(zhuǎn)窯中的應(yīng)用研究7.1.1 低品位燃料在5000t/d回轉(zhuǎn)窯中的應(yīng)用研究7.1.2 高品位燃料在4000t/d回轉(zhuǎn)窯中的應(yīng)用研究7.1.3 不同品位燃料在4000、5000t/d回轉(zhuǎn)窯中的應(yīng)用分析7.2 不同品位燃料在2000、2500t/d回轉(zhuǎn)窯中的應(yīng)用研究7.2.1 高品位燃料在2500t/d回轉(zhuǎn)窯中的應(yīng)用研究7.2.2 不同品位燃料在2000、2500t/d回轉(zhuǎn)窯中的應(yīng)用分析7.2.3 2000、2500t/d級(jí)回轉(zhuǎn)窯數(shù)值模擬結(jié)果的熱工標(biāo)定檢驗(yàn)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

第1章  水泥工業(yè)發(fā)展概述1.1  我國水泥工業(yè)發(fā)展概況水泥通常指硅酸鹽水泥，是以硅酸鈣為主要成分的熟料所制得水泥的總稱［1］ 。水泥具有“遇水速凝，抗壓不屈”的性質(zhì)，可以“團(tuán)結(jié)沙石，握裹鋼筋”，是現(xiàn)代土建工程的三大基本材料之一，素有“建筑工業(yè)的食糧”之稱。水泥生產(chǎn)是一個(gè)“熔土生晶，煉石成金”的過程，以石灰石和黏土為主要原料，以石油、天然氣、煤等為熱源，在窯中煅燒而成。因此，水泥行業(yè)不但在建筑、房地產(chǎn)、基礎(chǔ)建設(shè)等下游產(chǎn)業(yè)中起著舉足輕重的作用，而且與能源、運(yùn)輸、采礦、設(shè)備制造等上游產(chǎn)業(yè)息息相關(guān)。1.1.1  我國水泥工業(yè)發(fā)展迅猛且耗能巨大新中國成立以來，隨著經(jīng)濟(jì)的高速增長，我國水泥工業(yè)得到了快速發(fā)展，但是同時(shí)也在大量消耗著能源。1.發(fā)展情況我國水泥工業(yè)的發(fā)展主要可分為四個(gè)階段，如圖1-1所示。圖1-1  我國水泥年產(chǎn)量本圖根據(jù)文獻(xiàn)［1］～文獻(xiàn)［7］中原始數(shù)據(jù)繪制而成1）1949年以前，為起始階段1889年，我國第一座水泥廠啟新洋灰公司正式生產(chǎn)水泥［2］ ，以后又相繼建立了大連、上海、廣州等水泥廠。但是由于國家處于戰(zhàn)爭時(shí)期，水泥工業(yè)的發(fā)展非常緩慢。1908年，全國水泥總年產(chǎn)量為1.0萬t；到1949年僅為66萬t［3］ 。2）1950～1984年，為初步發(fā)展階段1950～1952年，對(duì)遭受戰(zhàn)爭破壞的水泥廠進(jìn)行了恢復(fù)，1952年水泥年產(chǎn)量達(dá)到286萬t［1］ 。從1953年開始，國家開始大規(guī)模從德國、丹麥、捷克斯洛伐克、羅馬尼亞等引進(jìn)成套設(shè)備建設(shè)新廠，1960年水泥生產(chǎn)能力達(dá)到0.11億t［3］ 。1982年，全國水泥年產(chǎn)量達(dá)到0.94億t，比1952年增長了33倍之多。1984年，水泥年產(chǎn)量達(dá)到1.21億t，比1983年增長11.8%［1］ 。3）1985～1994年，為快速成長階段隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和水泥工業(yè)技術(shù)的積累，這一時(shí)期全國水泥年產(chǎn)量直線上升［8］ 。1985年，我國水泥年產(chǎn)量達(dá)到1.46億t，躍居世界第一位［5］ 。1990年，我國水泥年產(chǎn)量達(dá)2.09億t，約占世界總年產(chǎn)量的18%［4］ ［5］ 。1994年，我國水泥年產(chǎn)量達(dá)4.21億t，比1990年增長了1倍多。4）1995年至今，為變大變強(qiáng)階段1995年，建材工業(yè)提出了“由大變強(qiáng)”的跨世紀(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，開始了水泥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，一大批新型干法水泥生產(chǎn)線投產(chǎn)。1998年，我國水泥年產(chǎn)量達(dá)4.76億t，占世界水泥年產(chǎn)量的33.3%［5］ 。文獻(xiàn)［5］在2000年預(yù)測(cè)，2010年我國水泥年產(chǎn)量將達(dá)到7億t，占到世界總產(chǎn)量的43.7%；2030年水泥年產(chǎn)量將突破8億t，占世界總產(chǎn)量的43.2%。但是，令人吃驚的是，2002年全國水泥年產(chǎn)量就達(dá)到了7.25億t［6］ ；2005年我國水泥年產(chǎn)量已經(jīng)突破10億t，占到世界水泥產(chǎn)量的48%［7］ 。新中國成立以來，尤其是改革開放以來，水泥產(chǎn)量迅速增長。20世紀(jì)80年代，我國水泥年產(chǎn)量平均增長率為11.15%；進(jìn)入90年代，平均增長速度為10.18%；21世紀(jì)的前5年，增長勢(shì)頭依然強(qiáng)勁，平均增長10.88%。截至2005年，我國水泥產(chǎn)量已經(jīng)連續(xù)21年居世界第一位［4］ 。文獻(xiàn)［9］表明，2010年全國水泥產(chǎn)量達(dá)到18.8億t，是2005年的1.7倍，年均增長11.9%。2.耗能情況［10］水泥工業(yè)與乙烯、合成氨、煉鋼等并稱為高能耗行業(yè)［11］ ，占每年能源消耗量的很大一部分。以2002年為例，建材行業(yè)的總產(chǎn)值僅占全部工業(yè)產(chǎn)值的3.6%，但是能源消耗量的比例高達(dá)12.0%，其中水泥制造業(yè)又消耗了建材行業(yè)中78.3%的能源［6］ ，如圖1-2所示。也就是說，這一年水泥行業(yè)約消耗了整個(gè)工業(yè)中9.4%的能源，因此，水泥工業(yè)的能耗強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般工業(yè)行業(yè)。圖1-2  建材工業(yè)中各行業(yè)能耗比例（2002年）我國能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，如圖1-3所示。因此，我國的能源結(jié)構(gòu)決定了我國水泥工業(yè)以煤炭作為主要燃料。圖1-3  中國能源生產(chǎn)構(gòu)成（2004年）本圖根據(jù)文獻(xiàn)［7］原始數(shù)據(jù)繪制而成由圖1-4可知，隨著我國水泥產(chǎn)量的迅速增長，水泥熟料燒成年耗煤量快速增加。20世紀(jì)80年代，平均年增長10.2%；進(jìn)入90年代，增長勢(shì)頭不減，平均年增長率仍然可以達(dá)到8.8%。水泥工業(yè)熟料燒成年耗煤量占全部工業(yè)年耗煤量的比例逐年躍升，到了1999年已經(jīng)突破10%，到2001年達(dá)到11.5%，是1985年的兩倍還多。雖然隨著技術(shù)的進(jìn)步我國水泥單位熟料能耗在逐步降低，但是由于水泥產(chǎn)量增加迅猛，可以預(yù)計(jì)在未來幾年內(nèi)水泥工業(yè)的年耗煤量仍將繼續(xù)增加，這對(duì)我圖1-4  我國水泥工業(yè)能耗本圖根據(jù)文獻(xiàn)［7］、文獻(xiàn)［12］原始數(shù)據(jù)繪制而成國日益嚴(yán)峻的能源形勢(shì)來說將是雪上加霜。1.1.2  我國能源形勢(shì)嚴(yán)峻且煤炭資源分布不均衡1.能源消耗結(jié)構(gòu)我國的能源構(gòu)成以煤炭為主，因此主要針對(duì)煤炭對(duì)中國的能源形勢(shì)進(jìn)行考察。從能源總量來看，我國煤炭資源相當(dāng)豐富。2004年年底，世界煤炭資源探明可采儲(chǔ)量為9091億t，主要集中在美國、俄羅斯、中國和印度，四個(gè)國家的總儲(chǔ)量之和占世界總儲(chǔ)量的67%，其中中國占12.6%，如圖1-5所示。圖1-5  世界煤炭資源探明可采儲(chǔ)量分布（2004年）本圖根據(jù)文獻(xiàn)［13］原始數(shù)據(jù)繪制而成①  tce為噸標(biāo)準(zhǔn)煤。但是，我國是一個(gè)迅速發(fā)展中的國家，經(jīng)濟(jì)增長方式雖然正在從“粗放型”向“集約型”轉(zhuǎn)變，但是在較長的時(shí)期內(nèi)，仍將不可避免地以大量消耗能源為代價(jià)來拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長。如圖1-6所示，改革開放以來，我國煤炭年消費(fèi)量雖然稍有曲折，但基本上呈快速增加的趨勢(shì)，1978～2004年煤炭年消耗量增加了兩倍多。圖1-6  我國煤炭消費(fèi)量本圖根據(jù)文獻(xiàn)［7］、文獻(xiàn)［11］原始數(shù)據(jù)繪制而成雖然我國煤炭資源探明可采儲(chǔ)量占世界總儲(chǔ)量的12.6%，但是從20世紀(jì)90年代到21世紀(jì)初，我國平均年煤炭消費(fèi)量卻占到世界總消費(fèi)量的32.7%，而且這一趨勢(shì)還將繼續(xù)。因此，相對(duì)于煤炭資源的消費(fèi)速度來說，我國煤炭資源的儲(chǔ)量已經(jīng)“捉襟見肘”，能源形勢(shì)日趨嚴(yán)峻。2.煤炭分布情況我國的煤炭分布呈以下特點(diǎn)。1）煤炭儲(chǔ)量呈“北多南少，西多東少”的格局如圖1-7所示，昆侖山―秦嶺―大別山以北地區(qū)，已發(fā)現(xiàn)煤炭資源約占全國的90.29%；以南地區(qū)煤炭資源儲(chǔ)量只占全國的9.65%左右，而且其中的90.6%又集中在四川、貴州、云南三省。在大興安嶺―太行山―雪峰山以西地區(qū)，煤炭資源占全國的89%左右；而以東地區(qū)已發(fā)現(xiàn)煤炭資源僅占全國的11%。從經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平看，2003年東部地區(qū)人均GDP為16206.7元，中部和西部地區(qū)分別為7757.2元和6187.0元［15］ 。圖1-7  我國各地區(qū)煤炭資源探明儲(chǔ)量（2001年）本圖根據(jù)文獻(xiàn)［14］原始數(shù)據(jù)繪制而成因此，我國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的東部和南部地區(qū)，也就是能源的主要消耗地區(qū)，卻恰恰是煤炭資源貧乏的地區(qū)。因此，“北煤南運(yùn)，西煤東運(yùn)”是我國過去也是將來很長時(shí)期內(nèi)存在的客觀情況。2） 煤炭種類分布不均衡如圖1-8所示，我國煤炭種類齊全，從低變質(zhì)程度的褐煤到高變質(zhì)程度的無煙煤都有分布。其中，低變質(zhì)煙煤（長焰煤、不黏煤、弱黏煤）和中變質(zhì)煙煤（氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤）賦存最多。圖1-8  我國煤炭種類本圖根據(jù)文獻(xiàn)［17］原始數(shù)據(jù)繪制而成但是，一些低品位煤，如高水分煤（褐煤）、高變質(zhì)煙煤（貧煤）、無煙煤等低揮發(fā)分煤和石煤、煤矸石等高灰分煤，在我國的煤炭資源中也占有較大的比例，主要分布在浙江、福建、廣東等經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的東南各省。廣東的無煙煤和褐煤各占45%，福建98%以上是無煙煤，浙江低品位煙煤的產(chǎn)量占總產(chǎn)量的80%［16］ 。……

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　　《低品位燃料燃燒特性及在水泥窯內(nèi)應(yīng)用》系統(tǒng)全面介紹了低品位燃料燃燒特性及在水泥窯內(nèi)應(yīng)用相關(guān)知識(shí)，本書可供廣大水泥回轉(zhuǎn)窯燃燒研究人員及運(yùn)行人員參考，也可供有關(guān)專業(yè)的本科生及研究生參考。

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