新型干法水泥廠煤粉粒徑分級(jí)燃燒方法研究

新型干法水泥廠煤粉粒徑分級(jí)燃燒方法研究煤炭作為我國(guó)的主要能源資源，其清潔高效利用對(duì)減少燃煤環(huán)境污染、節(jié)約煤炭資源具有重要意義。本論文從煤的燃燒過(guò)程、煤中礦物質(zhì)分布、煤粉燃燒特性等方面，對(duì)粒徑尺寸和礦物質(zhì)分布、煤粉燃燒特性之間規(guī)律等方面國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。針對(duì)目前煤炭主要利用途徑——煤粉燃燒，研究了工業(yè)粉煤過(guò)程中礦物在煤粉中分布影響規(guī)律、煤粉中礦物隨粒徑的分布規(guī)律及其對(duì)燃燒特性的影響，以期為煤粉分級(jí)燃燒方法在新型干法水泥廠的工業(yè)應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為有效利用劣質(zhì)煤資源、實(shí)現(xiàn)煤粉高效燃燒利用提供理論指導(dǎo)。本文首先研究了工業(yè)單煤煤粉中礦物質(zhì)分布。試驗(yàn)采集的河南新鄉(xiāng)同力水泥廠（HN）、山西西城水泥廠（SX）和江蘇南京中國(guó)水泥廠（JS）三個(gè)水泥廠煤粉樣品是不同變質(zhì)程度的煙煤，三個(gè)出磨煤粉都呈現(xiàn)出灰分隨密度級(jí)別的增加呈遞增，隨著粒度增加而降低的規(guī)律。煤樣的產(chǎn)率分布整體分布狀態(tài)呈啞鈴型，礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)分離程度較高。基于煤粉浮沉試驗(yàn)和激光粒度分析試驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算過(guò)程的推導(dǎo)，得到了煤粉中各粒級(jí)產(chǎn)率、灰分和揮發(fā)分的計(jì)算公式。該數(shù)學(xué)模型的建立為研究煤粉組成的分布提供了理論支持。對(duì)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)混煤煤粉的研究表明：所采集廣西華宏水泥有限公司（HH）、廣西華潤(rùn)水泥有限公司（HR）、江西萬(wàn)年青水泥有限公司（WNQ）、山西威頓水泥有限公司（WD）和安徽海螺（狄港）水泥有限公司（DG）的混煤煤粉與單煤工業(yè)煤粉類(lèi)似，都呈現(xiàn)出灰分隨著粒度增加而降低的規(guī)律。確定合適的分級(jí)粒度，經(jīng)分級(jí)可以得到高質(zhì)量的低灰煤粉。煤粉中整體呈現(xiàn)出高密度級(jí)煤樣產(chǎn)率隨著粒度增大而逐漸降低的趨勢(shì)，說(shuō)明隨著粒度增大外在礦物含量越來(lái)越少，灰分隨粒度的變化是由高密度級(jí)煤樣主導(dǎo)的。本文還研究了磨煤過(guò)程和混煤對(duì)煤粉中礦物質(zhì)分布規(guī)律的影響。試驗(yàn)采集的安徽皖北礦務(wù)局煙煤(WB)、江西萍鄉(xiāng)無(wú)煙煤(PX)和山西大同煙煤(DT)煤樣灰分都呈現(xiàn)出隨粒度增大而增加的趨勢(shì)，貴州六盤(pán)水無(wú)煙煤(LP)煤樣各個(gè)粒度級(jí)別的灰分變化不大，且與原煤樣的灰分相近。同一煤樣粉磨到不同細(xì)度，其灰分—粒度曲線變化趨勢(shì)一致。同一煤樣用不同粉磨方式制備的煤粉，其粒度與灰分的變化因煤樣而異，粉磨方式對(duì)煤粉中礦物質(zhì)隨粒度的分布具有較大影響。利用振動(dòng)磨研究了混煤對(duì)礦物質(zhì)分布的影響，以5:5混配的WB與DT、WB與LP、WB與云南小龍?zhí)逗置海↙T）混煤制備15%篩余細(xì)度煤粉，對(duì)混煤各密度級(jí)的工業(yè)分析結(jié)果表明不同煤種混配導(dǎo)致產(chǎn)率隨密度的變化不同。各混煤的灰分都隨著密度增加而逐漸增加，而揮發(fā)分都隨著密度增加而逐漸降低。WB與DT、WB與LP混煤各密度級(jí)煤粉的平均粒度都隨著密度增加先減小后增大。混煤對(duì)燃燒特性影響規(guī)律的研究表明：在相同實(shí)驗(yàn)條件、摻混比例情況下，煙煤和無(wú)煙煤摻混，先磨后混煤粉除了著火性能不如先混后磨外，其他燃燒特性指標(biāo)都好于先混后磨，先磨后混摻混方式的綜合燃燒性能好于先混后磨摻混方式；煙煤和煙煤摻混，兩種摻混方式混煤各項(xiàng)著火特性、燃燒特性相近；煙煤和褐煤摻混，先磨后混混煤燃燒性能稍好于先混后磨混煤。煙煤和無(wú)煙煤混煤的燃燒受摻混方式的影響最明顯。無(wú)論哪種摻混方式混煤，燃燒反應(yīng)性能煙煤和褐煤摻混最好，煙煤和無(wú)煙煤摻混最差，煙煤和煙煤摻混居中。先磨后混摻混方式混煤燃燒性能受煤種影響較明顯。用熱重分析法研究了煙煤和無(wú)煙煤各篩分粒徑煤粉的燃燒特性。對(duì)不同篩分粒徑煤粉樣品的熱重曲線、著火溫度、燃燼溫度、最大失重速率及其對(duì)應(yīng)溫度Tmax、轉(zhuǎn)化率和轉(zhuǎn)化速率隨溫度變化曲線進(jìn)行了分析對(duì)比。在相同實(shí)驗(yàn)條件下，煙煤煤粉隨著篩分粒徑的減小，燃燒的熱重曲線向低溫區(qū)移動(dòng)。煤粉的著火、燃燼性能、燃燒穩(wěn)定性、燃燒反應(yīng)活性等整體燃燒性能都得到改善，并且粒徑越小這種改善越明顯。無(wú)煙煤篩分粒徑中只有小粒徑煤粉的燃燒熱重曲線向低溫區(qū)移動(dòng)明顯。篩分粒徑越小，煤粉的著火