固废综合研究: 窑内通风大小对火焰温度的影响

查看全部 · 发表于 2021-4-7 10:36:38

我们都知道，窑内通风的大小会影响二三次风的平衡，如当三次风管阻力变大时，为了平衡窑内阻力与三次风管阻力，窑内风量会增大，从而使得温度后移，烟室温度升高，三次风量减小，分解炉内流场发生较大改变等。在此，重点想讨论窑内通风大小对煤粉燃烧理论温度的影响。

（1）理论燃烧温度如何计算？

我们知道，煤粉燃烧的理论温度计算公式如下，其表示的是在不考虑散热等情况下单位煤粉完全燃烧所能达到的最高温度。

环保之家.JPG

上式中，tth表示理论燃烧温度，Qnet表示燃料低位发热量，c表示比热容，V表示气体量，t表示温度，不同下标表示不同含义，燃料用f表示，燃烧需要的空气用a表示，烟气则不加下标。因此分母Vc表示煤粉燃烧产生的理论烟气量与理论温度下烟气的比热容乘积。分子包括三项，即煤粉燃烧放热量、燃料带入热量、助燃空气带入热量。

其中计算的难点在于：燃烧产生的烟气量其在不同温度下有不同的比热容。

（2）举例来计算理论燃烧温度

某企业入窑煤粉温度60℃，入窑一次空气温度50℃，占比10%；二次空气温度1100℃，占比90%。煤粉热值为5500 kcal，通过经验公式来计算单位煤粉燃烧需要的理论空气量为6.06 Nm3/kg；理论烟气量为6.57 Nm3/kg。

那么所得不同过剩空气系数下，火焰理论温度和实际温度（假设火焰实际温度等于火焰理论*0.7）如下图所示。

环保之家1.JPG

由上图可知，当烟室O2含量为1.77%时，过剩空气系数约为1.1，较过剩空气系数为0的情况，火焰温度降低了56℃；当烟室O2含量为3.27%时，火焰温度降低了105℃；当烟室O2含量为4.55%时，火焰温度降低了148℃；当烟室O2含量达到5.66%时，火焰温度降低了186℃。

火焰温度的降低意味着熟料最高温度的降低。我们都知道熟料烧成反应符合指数关系，反应速率随温度呈指数变化，由此可想而知对熟料形成速率的影响，熟料形成速率则意味着f-CaO的多少，只有熟料形成速率快时，f-CaO才能烧的下来，从而才能提产。

现在很多技术的开发都是为了提高火焰温度，如大推力燃烧器、富氧燃烧等。而通过控制窑内通风，也可以相应提高火焰温度。

当然，上述计算过程中有很多假设，最大的假设就是烟气的比热容，可能会导致计算的理论火焰温度偏低，高估窑内通风对火焰温度的影响。但影响不会太大。