新型干法水泥廠煤粉粒徑分級燃燒方法研究

新型干法水泥廠煤粉粒徑分級燃燒方法研究煤炭作為我國的主要能源資源，其清潔高效利用對減少燃煤環(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程、煤中礦物質(zhì)分布、煤粉燃燒特性等方面，對粒徑尺寸和礦物質(zhì)分布、煤粉燃燒特性之間規(guī)律等方面國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。針對目前煤炭主要利用途徑——煤粉燃燒，研究了工業(yè)粉煤過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)律及其對燃燒特性的影響，以期為煤粉分級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?；诿悍鄹〕猎囼?yàn)和激光粒度分析試驗(yàn)結(jié)果，通過數(shù)學(xué)計(jì)算過程的推導(dǎo)，得到了煤粉中各粒級產(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。對于工業(yè)現(xiàn)場混煤煤粉的研究表明：所采集廣西華宏水泥有限公司（HH）、廣西華潤水泥有限公司（HR）、江西萬年青水泥有限公司（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。確定合適的分級粒度，經(jīng)分級可以得到高質(zhì)量的低灰煤粉。煤粉中整體呈現(xiàn)出高密度級煤樣產(chǎn)率隨著粒度增大而逐漸降低的趨勢，說明隨著粒度增大外在礦物含量越來越少，灰分隨粒度的變化是由高密度級煤樣主導(dǎo)的。本文還研究了磨煤過程和混煤對煤粉中礦物質(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，貴州六盤水無煙煤(LP)煤樣各個(gè)粒度級別的灰分變化不大，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，對混煤各密度級的工業(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混煤各密度級煤粉的平均粒度都隨著密度增加先減小后增大?；烀簩θ紵匦杂绊懸?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。煙煤和無煙煤混煤的燃燒受摻混方式的影響最明顯。無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煙煤各篩分粒徑煤粉的燃燒特性。對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