对水泥节能煅烧技术的探讨.pdf

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1、对水泥节能煅烧技术的探讨陶峰(广西华润红水河水泥有限公司)．摘要：近年来，随着我国水泥工业的快速发展和能源的日益紧张，水泥熟料煅烧节能技术已成为改造和提升传统水泥产业的重要举措。本文就水泥煅烧工艺节煤外加剂加以探讨。关键词：水泥煅烧；节能技术；问题与探讨引言在当今社会能源日益紧缺的今日，我国已提出建立节约型以及开发多种能源的战略部署，由于水泥工业是中国经济发展的基础支柱产业及高消耗产业，为能源结构调整和节能减排中做好铺垫，这将会为中国建设和谐型社会发挥着不可缺少的重要部分。而伴随着水泥技术的快速发展，节煤外加剂在水泥煅

2、烧工艺中的应用也在逐步推广，并将为水泥行业实现节约型建设及和谐型社会起到重要的作用。1节煤外加剂的种类伴随着我国节约型社会政策的实施，水泥行业为了实现降低成本及实现节约型政策，因此，节煤外加剂也随之产生。因为技术发展与经济发展的有着较大的差距，回转窑和水泥立窑煅烧技术在一定的时期内存在，对于当前水泥窑型的差距，节煤外加剂可分做回转窑节煤外加剂和立窑节煤外加剂。按照节煤外加剂作用机理的不同，可分为催化作用型、供氧作用型、共熔作用型及复合型等节煤外加剂。2节煤外加剂的作用机理2．1催化作用型氧化还原型节煤外加剂主要是针对煤

3、燃烧的特点、从催化燃烧的角度上研究产生。此类外加剂直接添In至1煤中，使煤的着火点降低，提高燃烧效率，从而达到节煤作用，主要含有碱金属盐、碱土金属盐和过渡元素化合物等。其作用机理可分为两种，氧传递理论和电子转移理论。(1)氧传递理论氧传递理论认为通过催化剂对反应物的作用促进燃烧，即在加热条件下催化剂首先被还原成金属(或低价金属化合物)，然后依靠金属(或低价金属化合物)吸附氧气，使金属氧化得到金属氧化物(或高价金属化合物)，紧接着被碳再次还原为金属氧化物(或低价金属化合物)，这样金属一直处于氧化一还原循环中，在金属和氧化

4、物两种状态中来回变动。从宏观上，氧原子不断从金属向碳原子传递，加快氧气扩散速度，使煤燃烧反应易于进行。试验表明碱金属、碱土金属的盐及氧化物的催化作用就可以用氧传递理论来阐明。例如，在煤中加入CuS04，在加热条件下CuSm分解生成Cu分子，导致下列不分枝链锁反应：2Cu+02=2CuO2Cu0+C=2Cu+C02这个链锁反应使C+O：=CO：的反应变得容易进行。(2)电子转移理论电子转移学说从电子催化理论入手，认为金属离子嵌入碳晶格的内部使碳的微观结构发生变化，并作为电子给予体，通过电子转移加速部分反应步骤。即催化剂中

5、的金属离子在加热过程中能够被活化，从而其自身的电子发生转移，成为电子给予体。结果，金属离子将形成空穴，而碳表面的电子构型也将发生变化，这种电荷的迁移将加速某些反应，从而提高了整个反应的速度，使碳燃烧得更完全。从另一个角度考虑，电子转移理论认为在气固两相反应物接触界面各点上存在两相间的电动势，燃烧反应的难易取决于该电动势的大小。加入催化剂后，在两相问产生了极性相反的离子化电位差，从而减弱了原有的电动势，降低了燃烧反应活化能，使煤或焦炭的燃烧变得容易进行。两种理论从不同角度解释了煤催化燃烧现象。试验表明碱金属、碱土金属的盐

6、及氧化物的催化作用也可以用电子转移理论来阐明。2．2供氧作用型供氧作用型节煤外加剂主要针对立窑特点研究产生。立窑中存在化学不完全燃烧、机械不完全燃烧等特点，煤化学不完全燃烧的发热量仅为完全燃烧的40％，而且产生的CO等环境污染严重。此类不完全燃烧大多是因为氧气需求量不够，针对这种情况，供氧型节煤外加剂直接从供给氧气入手，在不同的温度阶段，外加剂能分解出氧气，促进化学不完全燃烧转化为完全燃烧，从而起到节煤的作用，还能减少有害气体的排放。此类外加剂主要含有中低高温能分解氧气的物质，例如，KMn0。、KCl03、KCl04、

7、Nrt,N03等。2．3共熔作用型共熔作用型外加剂主要是针对水泥熟料煅烧过程中的物理化学研究产生。此类外加剂适用于回转窑和立窑，包括矿化间接共熔作用、微量元素直接共熔作用。其代表物质是氟化物、硫酸盐化合物、氯化物、工业废渣和金属尾矿等。(1)矿化作用生料中加入某些物质，该物质在煅烧过程中能加速熟料矿物的形成，其本身不参加反应，或只参加中间物的反应，这种物质就是矿化剂。萤石CaF：就是使用的最为广泛的矿化剂，以其为例，对矿化作用进行阐述。矿化作用机理：2Ca0+Si02+CaF2—850—～9—00'E+2C2S．CaF

8、2C舞·CaF2盥盟篓’Ott-C2S+CaF2o￡r-C2S+CaO+CaF2』堕斗c3S·CaF2C3S·CaF2且zQ旦卜C3S+CaF：(液相)通过这些反应，使熟练的最低共熔温度降至1200。(2，烧成温度降至1340—1360℃，并且氟离子破坏了物质结构，是液相粘度降低。由于液相出现较早(在相同的温度下，相当于液相量的增