【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 : ％， ≥ 50 mm : ％， 20 — 50 mm = 84 ％ 2） 水份： 入窯前： ＜ 4 ％ 3） 雜質(zhì)： ＜ 1 ％ 石灰石與石灰消耗比例： 根據(jù) CaCO3 分解式，其 CaO 和 CO2含量為： 100 56 44 CaCO3 ＝ CaO + CO2 100 ： 56 X ： 1 100 247。 56 ＝ 根據(jù)計(jì)算，可以得出原石與成品消耗比例為： ︰ 1 石灰石的化學(xué)成份組成： ％ 根據(jù) 原素組成：原子量： Ca＝ 40 O＝ 16 C＝ 12 時(shí) 若： CaCO3 = 100 時(shí) 其中： CaO = 56 CO2 = 44 5．石灰石密度（比重）： — t / m3 石灰石顆粒堆積密度： — t / m3 18 第三章、燃料與燃料燃燒 活性石灰的煅燒過(guò)程，實(shí)際上就是燃料燃燒的過(guò)程，是產(chǎn)生熱量和熱量交換的過(guò)程。 如何 選擇燃料，對(duì)回轉(zhuǎn)窯和產(chǎn)品的煅燒結(jié)果都是至關(guān)重要的。燃料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)完全燃燒后所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，與窯爐的運(yùn)作機(jī)理應(yīng)保持相互間的，能夠充分地適應(yīng)和吻合。 在回轉(zhuǎn)窯上，對(duì)所要煅燒的物質(zhì) —— 石灰石來(lái)說(shuō)，燃料的發(fā)熱值和燃料本身的質(zhì)量則是更為重要的。與此同時(shí)，還應(yīng)充分地考慮到，對(duì)所選用燃料的來(lái)源途徑，投入成本等，應(yīng)符合產(chǎn)品價(jià)值的要求。 19 一、 燃料 所謂燃料，通常是指：某種物質(zhì)在空氣或氧氣中，容易產(chǎn)生著火燃燒并放出大量的熱，可供給工業(yè)或家庭有效的、可利用的可燃物質(zhì)。 所謂標(biāo)準(zhǔn)燃料，是指規(guī)定發(fā)熱量為 29273kJ/ kg（千焦 /千克） = 7000kcal / kg的燃料。 根據(jù)燃料形成或演變的過(guò)程，進(jìn)行性質(zhì)劃分，燃料可分為物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)兩大類： 1） 物理狀態(tài)：如煤，天然氣，石油等，它們通常被稱之為一次能源 。 2） 化學(xué)狀態(tài)：如焦炭，液化石油氣，煤氣等，它們則被稱之為二次能源。 這些燃料按其本身具有的體態(tài)分類有固體，液體，氣體三大類。它們的基本體態(tài)特征表現(xiàn)為： 固體 —— 具有一定的體積，又有一定的形狀。如煤，焦炭等。它們是由多種復(fù)雜的有機(jī)化合物質(zhì)組成的，其基本組成元素為 C（碳）、 H2（氫）、 O2（氧）、 N2（ 氮） S（硫）等。此外，還有一定的水份和灰份。 在這些基本的元素當(dāng)中，碳是固體燃料的基本組成體，是熱量的主要來(lái)源，含碳越高的固體燃料其熱值越高。 氫在燃料中有兩種形態(tài)：一種是與氧結(jié)合的氫，燃燒時(shí)熱效應(yīng)高。另一種是和燃料中的氧進(jìn)行結(jié)合的氫，它不參加燃燒反應(yīng)，它的存在降低了可燃物的含量。 液體 —— 具有一定的體積，但沒(méi)有一定的形狀。如汽油、材油、液化石油氣等。 天然的固體和液體燃料是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的地質(zhì)化學(xué)作用而生成，它們的基本組成物是各種有機(jī)化合物。 用于工業(yè)的液體燃料通常是指石油及石油加工產(chǎn)品，石油主要是由各種烷類 ，歸屬碳?xì)浠衔锼M成。 重油是從天然石油中獲取的一種常溫時(shí)為膠質(zhì)狀，類似于固體（半固體）經(jīng)加熱后呈流質(zhì)狀（半液體）的物質(zhì)。承受的溫度越高，流質(zhì)感越強(qiáng)，它屬于類似液體的二次能源。為此，若按形態(tài)上分類，它是一種界于固體和液體之間的燃料。但是，若將重油按使用時(shí)所產(chǎn)生的形態(tài)進(jìn)行劃分，它亦可歸屬 20 于液體燃料的種類。 氣體 —— 既沒(méi)有一定的形狀，又沒(méi)有一定的體積。如天然氣、焦?fàn)t煤氣等各類煤氣。 其中，天然氣是一種天然的，由一些飽和烴類組成的混合體，主要成份是甲烷（ CH4），其含量可達(dá)到 80 %以上。 而在種類各異的煤氣中 ，最具代表性的是焦?fàn)t煤氣，它是一種以氫和碳?xì)浠衔餅橹饕煞萁M成的，其中， H2（氫氣）含量＞ 50 %。在各種煤氣中屬于發(fā)熱值較高的氣體燃料。 通過(guò)對(duì)燃料的了解，我們對(duì)燃料已經(jīng)產(chǎn)生了一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，也為在利用回轉(zhuǎn)窯煅燒活性石灰時(shí)如何選擇燃料提供了參考依據(jù)。 根據(jù)回轉(zhuǎn)窯的煅燒特點(diǎn)和石灰產(chǎn)品的產(chǎn)出價(jià)值以及燃料的獲取途徑等方面的需要，在煅燒活性石灰的燃料選擇上，特別是在回轉(zhuǎn)窯等大型的爐窯上，焦?fàn)t煤氣，混合煤氣，煤粉及重油已成為了較為常見(jiàn)的煅燒燃料。 一）、焦?fàn)t煤氣 焦?fàn)t煤氣，是高爐煤氣、 轉(zhuǎn)爐煤氣、混合煤氣、發(fā)生爐煤氣、鐵合金爐煤氣等眾多煤氣種類的主要組成部分之一。 焦?fàn)t煤氣是將煤在干錙（隔絕空氣加熱、即煉焦）過(guò)程中產(chǎn)生的一種可燃?xì)怏w，是煤的組成物質(zhì)在高溫分解時(shí)的產(chǎn)物。 煤隨著干錙溫度的增加，在干燥（預(yù)熱）階段，先放出煤中所含的水蒸汽及吸附的 CO2 ， CH4 等。當(dāng)溫度上升至 200— 300℃（熱分解）時(shí)，含氧化物產(chǎn)生出 CO2 ， H2O 酚等。溫度繼續(xù)上升至 400℃（軟化）時(shí)，煤開(kāi)始發(fā)生劇烈的分解，產(chǎn)生大量的 CO、 CH H2 等，同時(shí)產(chǎn)生大量的初生焦油。當(dāng)溫度上升到 500— 700℃（半焦）時(shí)，產(chǎn)生 以 CH4 、 H2 為主的氣體。當(dāng)溫度上升至 750— 1000℃（成焦）時(shí)，產(chǎn)生少量的以 H2（氫）為主的氣體。 這些氣體被收集在一起并由焦?fàn)t頂端的上升管引導(dǎo)至回收系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)一次脫硫（粗脫硫）和二次脫硫（精脫硫）處理后，便生成為一種氣體燃料 —— 低壓（脫硫）焦?fàn)t煤氣。 焦?fàn)t煉焦中，每生產(chǎn) 1 噸焦炭產(chǎn)生約 300 m3 的荒煤氣。回收過(guò)程中，對(duì)焦?fàn)t煤氣的回收是指降低煤氣所含的溫度。凈化是指脫去煤氣中的焦油、水 21 蒸汽、荼、 H2S、 NH苯類和酚氰化物等雜質(zhì)。 焦?fàn)t中的 H2S 燃燒時(shí)能生成 SO2，有毒并污染空氣。用于冶煉、化學(xué)合成 時(shí)，對(duì)鋼產(chǎn)品有降低熱脆性（龜裂）的傷害作用。在輸送過(guò)程中，容易腐蝕管道和設(shè)備。 任何一種副產(chǎn)煤氣都是由一些單一氣體組成的。其中，主要的可燃成分有 H CO 和其他氣態(tài)碳?xì)浠衔?CmHn 以及 H2S。不可燃成分有 CO NO2 除此之外，在氣體燃料中還含有水蒸汽，焦油蒸汽和粉塵固體微粒。 煤氣中具有腐蝕性的主要成分是 H2S、 CO2 和 O2。但是，這些氣體只有在有水時(shí)才具有腐蝕性。 H2S、 CO2 在水中呈陽(yáng)性， O2 在水中則具有氧化腐蝕性。 由于氫的燃燒速度很快，煤氣與空氣很容易混合，在使用最少量的過(guò)?？諝鈺r(shí)便能夠得到 很好的燃燒效果。煤氣使用以前，可以進(jìn)行預(yù)熱，從而可提高煤氣的燃燒溫度。焦?fàn)t煤氣燃燒時(shí)，產(chǎn)生的火焰具有：較短、明亮，火力集中的特點(diǎn)。 將焦?fàn)t煤氣與其他類型的燃料進(jìn)行比較，它具有：質(zhì)地比較清潔，容易與空氣混合，點(diǎn)燃、熄滅過(guò)程容易，易于控制，輸送方便，成本低廉，保證使用不會(huì)中斷等優(yōu)點(diǎn)。 通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐表明，在利用回轉(zhuǎn)窯來(lái)煅燒活性石灰時(shí)，將被稱之為低壓脫硫的焦?fàn)t煤氣做為煅燒燃料，是一種較為理想的選擇。 焦?fàn)t煤氣性質(zhì)： 1．無(wú)色，有臭味，有毒性，易燃易爆 2．熱值： 4000 — 4100 kcal /m3 , 未經(jīng)脫硫時(shí)， 3800 — 3905 kcal /m3 （ 16,35mj /m3 ）。 3．比重： — kg /m3 4．燃點(diǎn)： 650℃ 5．燃燒溫度： 1880 ℃ 6．爆炸范圍： 6 — 30 ％ 7．燃燒所需空氣量： — m3/m3 8．理化指標(biāo)（％） 22 表六 名稱 H2 CH4 CO CmHn O2 CO2 N2 理論值 5060 1925 48 23 23 713 實(shí)際值 9．雜質(zhì)含量 mg / N m3 表七 名 稱 H2S 有機(jī)硫 荼（夏） 荼（冬） 焦 油 指 數(shù) ＜ 200 ＜ 250 ＜ 100 ＜ 150 ＞ 50 H2S 為無(wú)色氣體，具有濃厚的臭蛋氣味。分子量： ，比重： ，發(fā)熱值： 5660 大卡 /m3，易容于水。爆炸范圍： ～ %，著火溫度： 364℃，火焰呈蘭色，空氣中濃度達(dá) %時(shí)有害人體， %時(shí)可致人死亡。 二）、高爐煤氣 高爐煤氣，是高爐煉鐵過(guò)程中產(chǎn)生的一種副產(chǎn)煤氣。主要生產(chǎn)原料為鐵礦石（原礦或燒結(jié)礦），石灰石，助燃劑等，主要燃料是焦炭。焦炭在燃燒過(guò)程中，開(kāi)始由空氣過(guò)剩狀態(tài)逐漸變成空氣不足的燃燒狀態(tài)，結(jié)果便產(chǎn)生出了高爐煤氣，也可稱為 BFG 煤氣或 B 煤氣。每生產(chǎn) 1 噸生鐵可生成 2020 m3可燃?xì)怏w，主要成分為 CO，屬低熱值煤氣，可單獨(dú)供低熱值煤氣使用或與焦?fàn)t煤氣（ M）混合使用。 高爐煤氣性質(zhì)： 1．無(wú)色，無(wú)味，劇毒，易燃易爆 2．熱值： 800 — 950 kcal / m3 3．比重： kg/m3 4．燃點(diǎn)： 700℃ 5．燃燒溫度： 1400℃ 6．爆炸范圍： 40 ~ 70％ 7．燃燒所需空氣量： ~ m3/ m3 8．理化指標(biāo)： % 表八 23 名 稱 CO N2 CO2 H2 O2 CH4 指 數(shù) 26— 31 56— 60 7— 14 — — 三）、轉(zhuǎn)爐煤氣 轉(zhuǎn)爐煤氣是轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中，氧氣通過(guò)氧槍，從爐口上方伸入到距鐵水適當(dāng)?shù)奈恢?，以一定的壓力進(jìn)行吹煉。這時(shí)，鐵的氧化物，特 別是其中的氧化亞鐵與鐵水中的碳化合，產(chǎn)生出含有大量一氧化碳的氣體，這一副產(chǎn)的可燃?xì)怏w即為轉(zhuǎn)爐煤氣。 由于轉(zhuǎn)爐煤氣的發(fā)熱值較焦?fàn)t煤氣要低，但又高于高爐煤氣。氣體中含有較大成分的 CO 和 15 %左右的 CO氮?dú)庖约拔⒘康难鯕夂脱趸?，并且含塵量較高。所以通常被作為廢氣排放或燒掉，其性質(zhì)與高爐煤氣相近。為此，在煅燒活性石灰的回轉(zhuǎn)窯上，對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣的使用通常是以與其它較高熱值的燃料進(jìn)行混合使用的。 凈化后的轉(zhuǎn)爐煤氣，是一種有毒，易燃，無(wú)色無(wú)味，發(fā)熱值為 1700— 2020大卡 /m3 的氣體，煤氣中含有 55 %以上的 CO， 與空氣或氧化混合達(dá)到一定比例時(shí)，遇到明火便會(huì)發(fā)生爆炸。 轉(zhuǎn)爐煤氣理化指標(biāo)： % 表九 名 稱 CO CO2 O2 N2 H2 指 數(shù) ～ ～ ～ ～ 四）、混合煤氣 隨著工業(yè)發(fā)展的需要，將焦?fàn)t煤氣與高爐煤氣或者其它煤氣進(jìn)行混合使用，已在各種加熱、煅燒、冶煉工藝中被廣泛地采用。 在將各種煤氣進(jìn)行混合使用的同時(shí)，將煤氣與其它燃料混合配制使用的種類也很多。如液化石油氣、煤粉、重油等?？傊瑢?duì)燃料的混合使用，是一種很好的利用能源、節(jié)約能 源的使用手段。 在氣體燃料混合使用的過(guò)程中，用于表示混合氣體成分的方法通常有體積成分和重量成分兩種。氣體的重量與重量之比是重量成分，氣體的分容積與總?cè)莘e之比，被稱之為體積成分。 混合氣體的比熱有容積比熱和重量比熱，重量比熱等于混合氣體所含的 24 各種氣體的重量比熱和它們的重量成分乘積的和。容積比熱等于組成混合氣體的各種氣體的容積比熱與它們的容積成分的乘積之和。 在種類眾多的煤氣中，在各自固有的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，它們之間又存在著既相同又不盡相同的易燃易爆，有毒性的基本性質(zhì)。 其中，能夠引起煤氣爆炸所必須具備的條件是： a、煤氣與空氣混合達(dá)到一定的比例（爆炸極限范圍）。 b、處于爆炸極限范圍的混合物遇到明火或達(dá)到著火溫度。 c、 混合物處于密閉或開(kāi)孔極小的容器內(nèi)。 煤氣爆炸是指，當(dāng)煤氣發(fā)生瞬時(shí)燃燒并產(chǎn)生出具有高溫、高壓沖擊波并對(duì)物質(zhì)或環(huán)境形成強(qiáng)大的破壞力?？諝?、煤氣混合物的爆炸特征是，煤氣迅速地燃盡后產(chǎn)生的發(fā)熱和瞬時(shí)急劇的膨脹反應(yīng)。 煤氣中的有毒成分主要是指 CO（一氧化碳），它是一種在常溫狀態(tài)時(shí)呈無(wú)色，無(wú)臭，無(wú)刺激性，性極毒。燃燒時(shí)呈藍(lán)色火焰，與空氣混合極易發(fā)生爆炸的氣體。 分子量： ， 密度（比重）： 熱值： 3020 大卡 /m3 燃點(diǎn)： 609℃，在氣體中含有少量的水即可降低其著火溫度 爆炸極限： ~ 75 ％。 空氣中可允許的 CO 濃度為 g /m3 空氣中含量 %即有害人體 空氣中含量 %時(shí)即可使人失去感覺(jué) 空氣中含量 %可至人迅速死亡 CO 是 C 與 O2 結(jié)合燃燒不完全時(shí)的產(chǎn)物，它們結(jié)合并產(chǎn)生完全燃燒后生成 CO2，而燃燒不完全時(shí)則可生成 CO。它既是一種可燃燒氣體，又是一種有毒性氣體。 CO 對(duì)人的危害是極大的，在進(jìn)入人體呼吸道很少量的情況下便會(huì)很快地導(dǎo)致中毒，同時(shí)也會(huì)在很短 的時(shí)間內(nèi)至人死亡。 當(dāng)人體通過(guò)呼吸道吸入 CO 后， CO 即被吸入肺泡內(nèi)并進(jìn)入血液，使血液中輸氧的血紅蛋白被減少，造成人體組織缺氧而引起中毒。它造成人體中毒的機(jī)理在于： 25 1）、 CO 與 Hb 親和生成 HbCO （碳氧血紅蛋白），它們的親和力比 O2 與 Hb的親和力大 300 倍。而它們的解離速度卻要比 HbO2（氧合血紅蛋白）的解離速度慢 3600 倍，從而阻礙氧的釋放和傳遞，引起人體組織缺氧。 2）、 CO 能與許多 C（碳）結(jié)合，從而影響酶的功能。 3）、人體中樞神經(jīng)對(duì)缺氧最敏感。 煤氣造成人體中毒的關(guān)鍵是 CO 成分，人 體中毒的程度主要與血液