石灰回转窑操作手册

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1、活性石灰回转窑操作手册第一章、一、二、第一部分、回转窑基础理论部分 活性石灰石灰活性石灰活性石灰质量要求第二章、一、二、煅烧活性石灰的原料原料的选择理化指标ATy -_* 第二早、一、二、燃料与燃料燃烧燃料热值.三、燃料燃烧四、空气与燃烧五、热量换算第四章、传热第五章、一、二、活性石灰的煅烧设备回转窑竖式预热器.三、竖式冷却器四、燃烧器五、排烟机六、收尘器第六章、一、二、活性石灰的煅烧活性石灰的煅烧机理活性石灰的煅烧过程第二部分、回转窑操作基础部分第七章、回转窑的点火操作一、点火前的检查二、点火前的准备三、点火操作第八章、烘窑与升温一、烘窑升温的目的二、烘窑升温曲线三、窑况四、烘窑五、升温第九

2、章、回转窑的加料操作第十章、回转窑“十看”操作法第一章、回转窑的火焰调整第十二章、回转窑与结圈第十三章、燃烧活性石灰回转窑操作手册前 言回转窑作为煅烧活性石灰的窑炉， 随着钢铁冶炼工艺发展的需要， 经过长期的生产实践表明， 它在满足 钢铁冶炼需要的同时，亦在其它冶金行业中充分地体现出了它在大工业生产中的优越性和可持续发展的远景。活性石灰产品，在钢铁企业特别是在转炉炼钢中被广泛的使用，用作造渣剂。在缩短冶炼时间，提高产 品质量，优化冶炼技术，提高经济效益等方面都发挥出了极其重要的作用。随着回转窑操作技术和活性石灰煅烧工艺的发展和需要， 如何更进一步地提高、 完善和统一对回转窑操 作知识的认识，达

3、到理论与实践有机结合的目的，仍是活性石灰煅烧技术发展过程中不可忽视的课题。坚持遵循理论理念， 是提高回转窑操作水平的基本保证。 在生产实践中探索积累经验， 是提高回转窑操 作水平的有效手段。在有关专家，工程技术人员的帮助下、在生产操作人员的配合下。以贴近生产实际为主 导，围绕回转窑的操作和活性石灰煅烧工艺，收集，整理汇编了活性石灰回转窑操作手册 。借此而达到 提高操作技术水平，稳定生产运行，增强生产意识，完善生产管理，推进技术进步的目的。第一部分 回转窑基础理论部分第一章 活性石灰、石灰所谓石灰：是煅烧天然碳酸钙的产品，呈白色，由（CaO和一些杂质组成。，与水结合能够迅速分解 （反 应）并释放

4、出热量的物质。石灰与水发生反应，生成 Ca （OH 2 （氢氧化钙）。也常被称之为消石灰或熟石灰。其化学反应式为： CaC H2O= Ca （OH 2。这时，若将Ca（OH 2 （氢氧化钙）加热至 580 C以上时，Ca（OH 2 （氢氧化钙）即可发生化学反应, 放出水份。又能生成 CaO（氧化钙）。即: Ca （OH 2= CaO HOf。石灰按种类划分：有普通石灰、高镁冶金石灰（白云石）、活性石灰三大类。而用于区别它们的主要指标是：CaO MgO的含量和活性度指数。表名称CaO %MgO %活性度ml普通石灰 80w 5 180高镁石灰 815 12 180活性石灰 90w 0.7 300

5、石灰的用途是非常广泛的。常见于建筑、建材、冶金、化工、轻工、环保、医药和农业等众多领域。特 别是在炼钢、炼铁、烧结、铜、铝冶炼等行业中，将石灰作为造渣剂、溶解剂或烧结材料等方面，它都发挥 出了非常重要的作用。石灰在被广泛使用的众多领域中，冶金（冶炼）工业对石灰的需求量是最大的，而将石灰用于炼钢的消 耗量又是最多的。铁，是一种用途非常广泛的金属材料。但是，由于铁中所具有的碳含量较高，硫、磷、硅等杂质较多的 特点，在使用中，这一特点在很大程度上影响了材质的性能、性质。由此，便产生了铁在使用中的有限性和 局限性的问题。为了适应和满足对金属材料的使用要求，就要得到一种性能优于铁的金属材料。这时，就必

6、须要改善铁的性质。为此，便产生了将铁回炉经过再次高温冶炼，同时加入新的元素原料，也就是所谓的炼 钢。由于冶炼工艺的不同，铁被炼制成了性能各异的钢。在这个冶炼过程中，将铁转化为钢的基本冶炼过程 包括：a、将铁中的碳含量调节降低到要求的范围内。b、除去金属中的非金属物质（硅、碳等）和有害气体。c、 除去金属中的有害元素（硫、磷等），达到规定的要求。d、加入产品所需的合金，改变成分结构。e、提高冶炼温度，改变金属性质并能顺利完成浇铸。在将铁向钢转化的冶炼过程中，当铁水中的硅含量超过规定值（5 %）时，钢的强度可能被增加了，但又可能会失去可轧制性。 这时，若在含碳量过高的钢中再提高硅的含量时，则又会增

7、加钢的脆性。 所以说,铁水中的非金属物质对钢产品质量的影响是很大的，在冶炼过程中必须要有严格的含量规定。在由铁向各种材质的钢转化冶炼的过程中，供氧、供热和加入熔剂是达到清除杂质的重要手段。供氧、 供热就是使钢中的非金属杂质氧化，其中硅氧化后，便增加了钢中的渣量（二氧化硅量） 。这时，若要把二 氧化硅从钢水中除去，就需要向钢水中添加一种熔剂石灰或石灰石。二、活性石灰利用转炉吹氧炼钢工艺的全过程，一般在2030分钟内完成。强烈的脱 S （硫）脱P （磷）反应是在有石灰存在时，而如何保证石灰能够在较短的时间内（ 15 分钟左右）与钢水混合，快速并完全熔解。这时，就 需要有高反应性能的石灰活性石灰的存

8、在。在炼钢过程中，钢水中会因不同物质的存在产生出其它的有害物质，这就是通常所说的钢渣。 为了得到所需要的钢和保证钢的质量，在冶炼时就必须要除去钢渣，也就是除渣或造渣。如何造渣，如果在钢水中加入硅酸盐造渣，硅酸盐则会在一方面造渣的同时，另一方面又增加渣量，加 重了除渣的负担。如果在钢水中加入莹石，在造渣的过程中，莹石本身还会增加渣量，而且，莹石还会严重地侵蚀炉衬。 如果在钢水中加入石灰石作造渣剂时， 它的作用会远远地好于硅酸盐或莹石。 但是， 当石灰石在遇到高 温时，石灰石本身便会首先开始发生吸热反应。而这个吸热分解反应的过程会需要大量的热量，并且还要经 过一定的时间。这时，就会出现热量分配使用

9、上的混乱。造成碳酸钙分解反应在前，造渣过程被滞后，或者 是失去了造渣时间的后果。与此同时， 石灰石的分解是需要大量的热量的， 而钢水的冷却速度又比较快。 这时， 在钢的冶炼过程中， 就会出现热量短缺，就必须不断地提供补充热量来保证温度。这无疑会延长了钢的冶炼时间，降低了造渣质 量，同时亦增大了原材料的消耗。为此，随着冶炼技术的发展，在炼钢过程中，由于对造渣剂提出了便于使用上的要求，因此而出现了将 石灰石先经过煅烧，使碳酸钙经过高温分解生成氧化钙，也就是通常所说的石灰。这时，将石灰再用于炼钢 造渣时，其造渣的效果便非同一般了。随着冶炼技术和钢的品种质量的要求的不断提高， 对石灰产品在钢水中的熔解

10、速度也有了 “快速” 的要 求。其目的是较快地提高成渣速度，较早地形成高碱度炉渣。这时，便出现了活性石灰。理论概念中的活性石灰，是一种化学性能活泼、参与反应能力较强、含S （硫）、P （磷）等有害杂质少。具有以下主要特点：体积密度小：1.5 1.7 g / cm350 %气孔率冋：比表面积大：1.52.0 m2/ g反应性能强：活性度 300ml同时，它还具有：CaO结晶体细小：w 1 wm CaO含量高：90 % S、P含量低：v 0.02 %和痕迹，SiO2 + Fe2Q+ AI2Q含量低：v 2 %，残留CO低：w 2 %等特性的轻烧石灰。活性石灰在炼钢中的用途是：它与钢水混合后，具有较

11、快的成渣（造渣）速度和提高脱S （硫）脱P （磷） 效率。其脱S硫脱P磷的化学反应方程式为:脱 S : FeS + CaO = FeO + CaS脱 P : 2P + 3CaO + 5FeO = 3CaO P2O + 5Fe活性石灰在用于转炉炼钢的过程中同时还具有：可缩短冶炼时间，提高炉龄，降低原材料单耗，提高产量、质量，降低成本，操作稳定，有利于冶炼自动化等优点。活性石灰的次产品一一熟小粒、除尘粉，也已随着工业技术的发展，逐渐在烧结制品、耐材制品等很多 行业中得到了广泛的应用。活性石灰产品是一种经过高温煅烧后而获得的。它经过煅烧后的实际特征一般表现为：它是一种颗粒状，具有一定粒度，表面清洁，

12、质地疏松，色泽洁白，重量轻，生心小，含热少，散热冷却快，遇水反应强烈， 有几乎爆炸反应的轻（软）烧石灰。根据煅烧程度的不同，石灰的种类一般可分为：轻（软）烧石灰，硬烧石灰和死烧石灰。轻（软）烧石灰是指：石灰在经过煅烧分解的瞬间，具备了所谓的活性性能。这时，若将已完成了分解的石灰，在高温下延长煅烧时间， 它的细小晶粒会逐渐熔合，总体积产生收缩，性质发生变化，成为硬烧石灰。如果将这种石灰再进一步地煅烧，其活性性能便会消失，水化反应速度变得 极低，成为死烧石灰。在石灰的理念中，用于区别它们之间不同性质的、最为明显的方法是活性度的不同。a、轻烧石灰：一般310 mlb、硬烧石灰：250300 mlc、

13、死烧石灰：则一般w 100 ml。在认识石灰的理念中，用于能够反映石灰物理性质的内容主要有：石灰的颜色、晶体结构、组织、气味、空隙率、容重、比重、假比重、熔点、沸点、导热率、比热、发光、电阻、硬度、膨胀系数、折射率、安息 角等。而在它们之间，用来区别它们不同性能的重要指标还在于主要化学成份的不同。1、活性石灰理化指标：表二指标 等级化学成份%活性度CaO %SiO2S %灼碱P %MgOo4NHCI / ml40C 1 C特级品 92.0w 1.5w0.020w 2痕迹v 5.0 360一级品 90.0w 2.0w0.030w 4w 0.02 320二级品 88.0w 2.5w0.050w 5

14、w 0.03 280三级品 85.0w 3.5w0.100w 7w 0.03 250四级品 85.0 5.00.100 1802、镁质冶金石灰理化指标:表三指标等级化学成份%活性度CaOMgO%MgOSQS灼碱4NHC1 / ml40C 1 C特级品 93.0 5.0w 1.5w0.025w 2 360一级品 91.0w 2.5w0.050w 4 280二级品 86.0w 3.5w0.100w 6 230三级品 810w 5.0w0.200w 8 2003、活性石灰粒度组成:表四用途粒度范围允许波动范围转炉造渣mmv 5 mm 40 mm5 40w 10 %w 10 %三、活性石灰质量要求1、

15、粒度针对活性石灰的粒度要求，对回转窑的煅烧过程而言，是为了保证在稳定的温度环境下，避免因石灰石颗粒大小不均，级差过大，受热不均而产生欠烧或过烧。防止石灰石在容器内堆积停留的过程中因粒度不均而产生透气程度不均或导致气流行走不畅。对转炉炼钢而言，对活性石灰的粒度要求，是为了保证在有时间要求的炼钢过程中的造渣速度和效果。如果石灰的粒度过大，会导致石灰颗粒与钢水的反应时间被加长，使造渣速度减慢而影响造渣效果。反之，若石灰的粒度过小时，则在炼钢时易引起颗粒或粉尘飞溅而恶化操作环境。2、活性所谓活性，是指石灰与水的反应能力。活性度是指：将一定数量、一定粒度范围的石灰，与具有一定温度和一定量的水混合后，石灰

16、与水进行 溶解反应的速度。它代表了石灰在钢水中与其他物质（杂质）发生反应的能力。因为，要直接地测出石灰在 造渣过程中与钢水的反应速度是非常困难的。同时，它又能够通过检测活性度的高低来判断石灰的煅烧质量 并指导生产。由此，便产生了对煅烧后的石灰产品进行活性度检测的要求。对活性石灰的质量或活性度的检 测方法很多。其中，常以盐酸滴定法为主。而在煅烧过程中，采用水化对比法、水化称重法和取样敲样法判 断，分析石灰的煅烧质量则是比较快捷实用的。例如：1 ）、滴定法取出窑后石灰试样若干，破碎，称重 25 克，加入 40 正负 1 的水 1400 到 1800 毫升，开搅拌机，放入样 品，滴入指示剂（酚酞化学

17、式：C20H14O4,保持乳白10分钟。方程式：（盐酸浓度 4 当量） x 消耗盐酸体积 x （50/25） = 活性度（毫升 ml ）2）、水化称重法在无化学试剂的条件下：a、 取石灰试样若干称重，记重为g 1。b、将称重后的试样溶干水中，让其充分消化。C、过滤石灰水，收得不溶残渣，烘干称重，记为g 2。d、算出反应消化部份：g 1 - g 2 = g 3。e、 算出石灰分解率（g 3 g i）x 100 %，可基本反映出石灰的煅烧质量。3）、水化对比法取出窑石灰熟料若干冷却后，置于容器中，加水溶解后，将石灰溶液及残渣倒入筛网内，用水洗去石灰残液，观察残渣颗粒的大小与所取的石灰熟料量进行对比

18、来判断煅烧质量。4）、取样敲样法取出窑石灰若干， 就地冷却时， 观察外观， 石灰颗粒含热量颜色发红但不刺眼。 石灰颗粒表面质地清洁， 色泽洁白。颗粒重量轻。用手锤敲击石灰颗粒，质地疏松易破碎，内含生心明显但体积较小。3、氧化钙含量检测样品称重0.1克，加10毫升盐酸（化学式:HCl），加沸，冷却后，加50毫升水，加5毫升三乙醇胺（摇 摆2分钟），加20毫升氢氧化钾（化学式：KOH,加指示剂（钙羧酸），加EDTA（乙二胺四乙酸二钠）变色到紫色，再加指示剂，加 EDTA到蓝色。方程式：（EDTA体积xEDTA浓度）/氧化钙的重量（实际重量）x100%=氧化钙含量%4、SiO2 （二氧化硅）高CaO

19、和低SiO2是完成炼钢过程造渣的基本要求和保证。造渣的目的是脱去钢水的 S和P,特别是脱去S,而渣的碱度是用CaO与 SiO2的比值来表示的，较高的SiO2会破坏石灰的表面结构，影响造渣速度和效果。在石灰的煅烧过程中，纯 SiO2的熔点可高达1713C，但是，在 700800C时，SiO2便会以固态形式与CaO之间发生次生反应，随着反应的进行，可依次生成 CaOSiO2（偏硅酸钙），3CaO2 SiO2 （硅钙石），2CaOSiO2 （硅酸二钙）和 3 CaO SiO2 （三硅酸钙），这些产物对石灰的影响是导致活性的降低。5、S （硫）P （磷）转炉炼钢时，用活性石灰造高碱度渣的目的，主要是要

20、脱去钢水中的硫和磷。钢产品中有含量过高的 P磷存在时，会使钢在常温下的冷脆性增大（即P0.13时）。也就是造成钢的龟裂。 当钢产品中的硫含量过高时，它能明显地破坏钢的焊接性能，降低钢的冲击韧性，特别是使钢在加 热轧制或铸造时产生裂纹，即“热脆” 。并能明显地降低钢的抗腐蚀性（锈蚀）和耐磨性。所以说，硫对钢 产品的危害性具有“白蚁”之称。由于石灰具有与硫化合的特性，特别是石灰在高温状态时，石灰吸收硫的能力特别强。所以说，石灰对 脱去钢中硫的作用是非常大的。但是，因石灰石的本身存在着受到原料、燃料本身含硫量和高温煅烧因素的 影响，由石灰石生成的石灰本身亦会含有不同程度的硫、磷等成分，为此，对石灰本

21、身的硫、磷含量是有低 值要求的。而对它的前者石灰石（原料）和燃料的低硫磷含量也是有低值要求的。6、残留 CO2 （二氧化碳）所谓残留CQ,实际上就是指石灰颗粒中，没有烧透的生心或夹心，既没有完全分解的石灰内层残留。CO在石灰中的含量高低，主要是通过煅烧来控制。它对石灰的质量和炼钢的效果，都具有很大的影响。a、生心小或无生心：石灰颗粒表面易烧结而产生过烧，活性的特点会被破坏。b、生心过大：无疑对石灰的有效分解产生影响，造成石灰特点形成不够，降低活性度。c、炼钢过程中，如果残留 CO过高，会影响废钢的用量，增加热耗，降低石灰利用率，同时也难以控制泡沫渣和喷溅。因此，在严格控制石灰煅烧程度的同时，也

22、应该注意对煅烧后的石灰产品做好贮存运输过程的防 水化工作，降低粉化率。d、CO2 含量换算：石灰石被加热分解的反应是排除 CQ的反应，根据CaCO分解方程式的结果表明。 当CaCO= 100,CaO= 56,CQ = 44 时。100 - 44 = 2.272当生产 kg 单位的 CaO需要 CaCO为 1.785 kg 时，331.785- 2.272 = 0.79 m0.79- 1.97 = 0.4 Nm / kg由此可以得知：当生产 kg单位的CaO需要 CaCO为1.785 kg时，所产生的 CQ量为0.4 （标准立方米）Nm3。第二章 煅烧活性石灰的原料一、原料选择要求利用回转窑煅烧

23、活性石灰的首要条件, 是对原料的选择和使用。 而根据选用的原料石灰石的特性来 确定煅烧设备和煅烧方式,是获得合格产品的重要保证。用于生产活性石灰的原料，主要是碳酸盐类岩石，元素成份以CaCO为主，也就是我们通常所说的石灰石。石灰石的种类很多,一般常见的有：粒状结晶石灰石、致密石灰石、多孔石灰石、土状石灰石、泥灰质 石灰石、白垩、白云石、贝壳石灰质河卵石等。由于在活性石灰的主要化学成分中，对CaO（氧化钙）的含量有较高的要求，一般应达到90 %以上。同时，对S （硫）、P （磷）等杂质的含量又有愈低愈好的要求。因此，对生产活性石灰的原料一一石灰石的 质量是有明确要求的。在对石灰原料的选用或使用上

24、，在众多品位的石灰石（CaCO碳酸钙）中，常以 CaO（氧化钙）含量大于54 %, SiO2 （二氧化硅）、S （硫）、P （磷）、MgO（氧化镁），FezQ （三氧化二铁）、Al 2O （三氧化二铝）等 杂质含量低值的石灰石作为煅烧活性石灰的原料。 因为它是实现活性石灰产品所应具有的理化性质的首要保 证,这一点是非常重要的。为了满足石灰产品的性质需要,长期以来,对生产冶金石灰或活性石灰主要原料 的选择,多以致密石灰石为主,即普通石灰石。因为,致密石灰石的最大特点是表现在它所具有的致密细粒 的结晶结构和质地硬度较小的特点,是煅烧活性石灰较为理想的原材料。1、石灰石的粒度对石灰石的粒度要求，从煅

25、烧的角度看，对CaCO（碳酸钙）加热的目的，是除去颗粒中所含的CO （二氧化碳）。由于CO的分离是从石灰石的表面向其内部缓慢地进行的，这时，如果石灰石的颗粒过大，则传热分解过程便会很慢，CO的分离就会需要过高的温度来产生较高的分离压力。同时，也会延长CO的分离时间。由于天然生成的石灰石层内具有多孔性和传热性能差等特点的存在，当温度达到12501350 C时，石灰石的表面会产生过烧，收缩并产生裂纹，使CO不能充分地分离。同时，高温亦能够使杂质渣化率增大。因此,对石灰石的粒度选择,对石灰煅烧的影响是非常大的。从煅烧设备的角度看,根据选用的石灰石粒度,确定回转窑的煅烧系统结构,特别是竖式预热器。其基

26、 本内容包括：物料堆积状态、移动速度、冷热膨胀效果等对透气程度、传热、受热效率、分解率、产能及石 灰最终煅烧结果的影响。从产品使用的角度看, 将石灰用于转炉炼钢的造渣剂时, 钢的冶炼是在一定的温度范围内有时间上的要 求的。这也就决定了石灰在与钢水进行反应并完成造渣时,也应具有时间上的要求。总之, 对石灰石粒度要求的首要条件是： 应以满足用户对石灰产品粒度的需要为原则, 结合考虑石灰石 开采过程的成型率和可利用率,并能保持可长期的使用性为基础而进行的。2、石灰石的杂质用于煅烧活性石灰的原料是石灰石 CaCO（碳酸钙）。它是一种天然矿物质， 纯CaCO的熔点为1339 C。 它是以CaO（氧化钙）

27、为主要成分和其它物质组成的，纯CaO的熔点为2550C。但是，石灰石并非是纯净的物质,在它们的内部组织中,会含有各种各样的杂质成份。石灰石中最常见的杂质有：（二氧化硅）SiO2、（三氧化二铝）AI2Q、（氧化铁）FeQ、（碳酸镁）MgC （硫）S、（磷）P和（氧化钠）Na2O （氧化钾）KO。石灰在用于炼钢时，对杂质成分要求注重的是s P杂质的低值含量。而在制碱工业中，对石灰的杂质要求则在于 Mn （锰八Cr （铬八Ba （钡八As （砷）等和其他重金属指标。任何一个种类的石灰石中都会含有不同种类和不同程度的杂质。这些杂质的来源按其分类有：a、 石灰石本身存在的。b、 物质形态粘附在石灰石表面

28、的。SiO2、AI2Q、FezQ、NqO K2O 等。它们在较在石灰石中，对煅烧过程能够造成影响的有害杂质主要是:低的温度（900C左右）时，就能与 CaO发生反应，造成 CaO颗粒间的融合。使颗粒收缩，晶粒粗大，渣化率增大。它们是造成石灰在煅烧过程中，产生结圈结瘤的重要因素之一。3、石灰石的检验石灰石质量的好坏， 在很大程度上影响着活性石灰的最终烧成质量。因此，对选用的石灰石质量进行检验和分析是非常重要的。其中，主要的检验方法是：化学分析试验法，即全分析法。全分析法的主要检验内容包括：CaO Mgo灼碱、S、P、SiO2、AI2Q、FezQ和NstO K2O等指标的含量。另外，对石灰石进行质

29、量检验的其他方式还有，磨损试验、结晶组织观察试验、 煅烧试验等。与此同时,对石灰石粒度的比例选择，矿物结构，硬度，耐磨度等物理性能也是原料选择的重要因素。从石灰石的外观上看，石灰石的颜色也比较多。常见的有：灰色、灰黑色、灰白色、诸红色等。而在一般的认识当中，理化性能优良的石灰石，其外观颜色通常被视为以灰黑色为主。但是，在本质上，石灰石中钙含量的高低，与其外观的颜色是没有根本联系的。原料开采后或入窑煅烧前，通常要经过水洗处理，目的是为了保证原料表面的清洁，减少杂质的存在。包裹在石灰石表面的泥土中，常存在着Si02、钾、钠的氧化物和其他多种杂质。SiO2无论是对煅烧过程的石灰质量还是对稳定操作，都

30、是有害的。包裹在石灰石杂质中钾、钠的氧化物虽然含量很小（ 54 1.0 0.7 0.2 43二级53. 5w 1.5w 0.8w0.035痕迹42. 5普通 53w 2.0w 2.0w 0.20 422 .物理性质1) 粒度：要求值：20 50mm,其中：w 20mm 和 50mm均 10 %实际值：w 20 mm : 9.8%, 50 mm : 6.2%,20 50 mm = 84%2) 水份：入窑前：V 4 %3) 杂质： V 1%3、石灰石与石灰消耗比例：根据CaCO分解式，其CaO和CQ含量为：10056 44CaCO 3 = CaO + CO2100:56X :1100- 56 =

31、1.7857根据计算，可以得出原石与成品消耗比例为：1.785 : 14、石灰石的化学成份组成:根据原素组成：原子量:Ca= 40 O = 16C = 12 时若: CaCO = 100 时其中：CaO = 56CO 2 = 44石灰石密度（比重）2.6 2.8 t / m石灰石颗粒堆积密度:1.3 1.6 t / m指标 级别公司资料石灰石化学成份%CaOMgOSiO2AI2QFqQS 53w 0.7w 0.1w 0.2w 0.1w 0.001指标级别公司资料煤的工业分析%Mad水分Vad挥发份Aad灰分FCad固定碳Qn et,ad发热量KJ/kgSt,ad全硫8.6346.760.252

32、66000.25第三章、燃料与燃料燃烧活性石灰的煅烧过程，实际上就是燃料燃烧的过程，是产生热量和热量交换的过程。如何选择燃料，对回转窑和产品的煅烧结果都是至关重要的。燃料在回转窑内完全燃烧后所产生的热效应，与窑炉的运作机理应保持相互间的，能够充分地适应和吻合。在回转窑上，对所要煅烧的物质一一石灰石来说，燃料的发热值和燃料本身的质量则是更为重要的。与此同时，还应充分地考虑到，对所选用燃料的来源途径，投入成本等，应符合产品价值的要求。一、燃料所谓燃料，通常是指：某种物质在空气或氧气中，容易产生着火燃烧并放出大量的热，可供给工业或家庭有效的、可利用的可燃物质。所谓标准燃料，是指规定发热量为29273

33、kJ/ kg (千焦/千克)=7000kcal / kg的燃料。根据燃料形成或演变的过程，进行性质划分，燃料可分为物理状态和化学状态两大类：1) 物理状态：如煤，天然气，石油等，它们通常被称之为一次能源。2) 化学状态：如焦炭，液化石油气，煤气等，它们则被称之为二次能源。这些燃料按其本身具有的体态分类有固体，液体，气体三大类。它们的基本体态特征表现为：固体具有一定的体积，又有一定的形状。如煤，焦炭等。它们是由多种复杂的有机化合物质组成的, 其基本组成元素为 C （碳）、H2 （氢）、Q （氧）、N2 （氮）S （硫）等。此外，还有一定的水份和灰份。在这些基本的元素当中，碳是固体燃料的基本组成体

34、，是热量的主要来源，含碳越高的固体燃料其热值越高。氢在燃料中有两种形态： 一种是与氧结合的氢， 燃烧时热效应高。 另一种是和燃料中的氧进行结合的氢， 它不参加燃烧反应，它的存在降低了可燃物的含量。液体具有一定的体积，但没有一定的形状。如汽油、材油、液化石油气等。天然的固体和液体燃料是经过长期的地质化学作用而生成，它们的基本组成物是各种有机化合物。 用于工业的液体燃料通常是指石油及石油加工产品，石油主要是由各种烷类，归属碳氢化合物所组成。 重油是从天然石油中获取的一种常温时为胶质状，类似于固体（半固体）经加热后呈流质状（半液体） 的物质。承受的温度越高，流质感越强，它属于类似液体的二次能源。为此

35、，若按形态上分类，它是一种界 于固体和液体之间的燃料。 但是， 若将重油按使用时所产生的形态进行划分， 它亦可归属于液体燃料的种类。气体既没有一定的形状，又没有一定的体积。如天然气、焦炉煤气等各类煤气。其中，天然气是一种天然的， 由一些饱和烃类组成的混合体，主要成份是甲烷（CH4），其含量可达到80 %以上。而在种类各异的煤气中，最具代表性的是焦炉煤气，它是一种以氢和碳氢化合物为主要成份组成的，其中，H2 （氢气）含量50 %。在各种煤气中属于发热值较高的气体燃料。通过对燃料的了解，我们对燃料已经产生了一个基本的认识。同时，也为在利用回转窑煅烧活性石灰时 如何选择燃料提供了参考依据。根据回转窑

36、的煅烧特点和石灰产品的产出价值以及燃料的获取途径等方面的需要，在煅烧活性石灰的燃料选择上，特别是在回转窑等大型的炉窑上，焦炉煤气，混合煤气，煤粉及重油已成为了较为常见的煅烧燃 料。一）、焦炉煤气焦炉煤气，是高炉煤气、转炉煤气、混合煤气、发生炉煤气、铁合金炉煤气等众多煤气种类的主要组成部分之一。焦炉煤气是将煤在干锱（隔绝空气加热、即炼焦）过程中产生的一种可燃气体，是煤的组成物质在高温分解时的产物。煤随着干锱温度的增加，在干燥（预热）阶段，先放出煤中所含的水蒸汽及吸附的CO , CH4等。当温度上升至200300C （热分解）时，含氧化物产生出CO , H2O酚等。温度继续上升至 400C（软化）

37、时，煤开始发生剧烈的分解，产生大量的CO （甲烷）CH4、（氢气）H2等，同时产生大量的初生焦油。当温度上升到500 700C（半焦）时，产生以 CH、H2为主的气体。当温度上升至 7501000 C （成焦）时，产生少量 的以H2 （氢）为主的气体。这些气体被收集在一起并由焦炉顶端的上升管引导至回收系统，经过一次脱硫（粗脱硫） 和二次脱硫（精脱硫）处理后，便生成为一种气体燃料低压（脱硫）焦炉煤气。焦炉炼焦中，每生产i吨焦炭产生约3oo m的荒煤气。回收过程中，对焦炉煤气的回收是指降低煤气所 含的温度。净化是指脱去煤气中的焦油、水蒸汽、荼、HS （硫化氢）、（氨气）NH、苯类和酚氰化物等杂质。

38、焦炉中的HbS （硫化氢）燃烧时能生成（二氧化硫）SQ，有毒并污染空气。用于冶炼、化学合成时，对钢 产品有降低热脆性（龟裂）的伤害作用。在输送过程中，容易腐蚀管道和设备。任何一种副产煤气都是由一些单一气体组成的。其中，主要的可燃成分有Hz、CO和其他气态碳氢化合物（烃类物质）GH以及H2S （硫化氢）。不可燃成分有 CO、（氮气）N2、（氧气）Q除此之外，在气体燃料中 还含有水蒸汽，焦油蒸汽和粉尘固体微粒。煤气中具有腐蚀性的主要成分是HS （硫化氢）、CQ和Q。但是，这些气体只有在有水时才具有腐蚀性。（硫化氢）HzS、CQ在水中呈阳性，Q在水中则具有氧化腐蚀性。由于氢的燃烧速度很快，煤气与空气

39、很容易混合，在使用最少量的过剩空气时便能够得到很好的燃烧效 果。煤气使用以前，可以进行预热，从而可提高煤气的燃烧温度。焦炉煤气燃烧时，产生的火焰具有：较短、 明亮，火力集中的特点。将焦炉煤气与其他类型的燃料进行比较，它具有：质地比较清洁，容易与空气混合，点燃、熄灭过程容 易，易于控制，输送方便，成本低廉，保证使用不会中断等优点。通过生产实践表明，在利用回转窑来煅烧活性石灰时，将被称之为低压脱硫的焦炉煤气做为煅烧燃料， 是一种较为理想的选择。焦炉煤气性质:1 .无色，有臭味，有毒性，易燃易爆2 .热值：4000 4100 kcal /m3(16,35mj /m )。3未经脱硫时，3800 390

40、5 kcal /m3 .比重：0.45 0.55 kg /m4 .燃点：650 C5. 燃烧温度：1880 C6 .爆炸范围：6 30 %7 .燃烧所需空气量：3.6 4.0 m 3/m38.理化指标（）表六名称H2CHCOCmHnQCON理论值50-6019-254-81.6-2.32-32-37-13实际值58.521.98.32.00.83.165.39 .杂质含量 mg / N m表七名称HS有机硫荼（夏）荼（冬）焦油指数V 200V 250V 100V 150 50HzS （硫化氢）为无色气体，具有浓厚的臭蛋气味。 分子量：34.07，比重：1.52，发热值：5660大卡/m3, 易

41、容于水。爆炸范围：4.345.6 %着火温度：364C，火焰呈兰色，空气中浓度达0.04%时有害人体，0.10 % 时可致人死亡。二）、高炉煤气高炉煤气，是高炉炼铁过程中产生的一种副产煤气。主要生产原料为铁矿石（原矿或烧结矿），石灰石,助燃剂等，主要燃料是焦炭。焦炭在燃烧过程中，开始由空气过剩状态逐渐变成空气不足的燃烧状态，结果 便产生出了高炉煤气，也可称为BFG煤气或B煤气。每生产1吨生铁可生成2000 m3可燃气体，主要成分为CO属低热值煤气，可单独供低热值煤气使用或与焦炉煤气（ M混合使用。高炉煤气性质：1 .无色，无味，剧毒，易燃易爆2 .热值：3800 950 kcal / m3 .

42、比重：31.295 kg/m4 .燃点：700 C5.燃烧温度：1400 C6 .爆炸范围：40 70 %7 燃烧所需空气量：0.83 0.85 m 3/ m 38 .理化指标：%表八名 称CO2CO14OCH指数263156607141.5 1.80.50.30.8三）、转炉煤气转炉煤气是转炉炼钢过程中，氧气通过氧枪，从炉口上方伸入到距铁水适当的位置，以一定的压力进行吹炼。这时，铁的氧化物，特别是其中的氧化亚铁与铁水中的碳化合，产生出含有大量一氧化碳的气体，这 一副产的可燃气体即为转炉煤气。由于转炉煤气的发热值较焦炉煤气要低，但又高于高炉煤气。气体中含有较大成分的CO和15 %左右的CQ、氮

43、气以及微量的氧气和氧化物，并且含尘量较高。所以通常被作为废气排放或烧掉，其性质与高炉煤气 相近。为此，在煅烧活性石灰的回转窑上，对转炉煤气的使用通常是以与其它较高热值的燃料进行混合使用 的。净化后的转炉煤气，是一种有毒，易燃，无色无味，发热值为1700 2000大卡/m3的气体，煤气中含有55 %以上的CO与空气或氧化混合达到一定比例时，遇到明火便会发生爆炸。转炉煤气理化指标：%表九名 称COCOQ14指数56.7 61.218.9 17.90.40.3722.4 19.31.5四）、混合煤气随着工业发展的需要，将焦炉煤气与高炉煤气或者其它煤气进行混合使用，已在各种加热、煅烧、冶炼工艺中被广泛

44、地采用。在将各种煤气进行混合使用的同时，将煤气与其它燃料混合配制使用的种类也很多。如液化石油气、煤粉、重油等。总之，对燃料的混合使用，是一种很好的利用能源、节约能源的使用手段。在气体燃料混合使用的过程中，用于表示混合气体成分的方法通常有体积成分和重量成分两种。气体的重量与重量之比是重量成分，气体的分容积与总容积之比，被称之为体积成分。混合气体的比热有容积比热和重量比热，重量比热等于混合气体所含的各种气体的重量比热和它们的重量成分乘积的和。容积比热等于组成混合气体的各种气体的容积比热与它们的容积成分的乘积之和。在种类众多的煤气中，在各自固有的特点的基础上，它们之间又存在着既相同又不尽相同的易燃易

45、爆， 有毒性的基本性质。其中，能够引起煤气爆炸所必须具备的条件是：a、煤气与空气混合达到一定的比例（爆炸极限范围）。b、处于爆炸极限范围的混合物遇到明火或达到着火温度。c、混合物处于密闭或开孔极小的容器内。煤气爆炸是指，当煤气发生瞬时燃烧并产生出具有高温、高压冲击波并对物质或环境形成强大的破坏力。空气、煤气混合物的爆炸特征是，煤气迅速地燃尽后产生的发热和瞬时急剧的膨胀反应。煤气中的有毒成分主要是指 CO（氧化碳），它是一种在常温状态时呈无色，无臭，无刺激性，性极毒。燃烧时呈蓝色火焰，与空气混合极易发生爆炸的气体。分子量：28.01，密度（比重）：0.9683热值：3020大卡/m燃点：609

46、C,在气体中含有少量的水即可降低其着火温度爆炸极限：12.5 75%。空气中可允许的 CO浓度为0.02 g /m 3空气中含量0.06%即有害人体空气中含量0.2 %时即可使人失去感觉空气中含量0.4 %可至人迅速死亡CO 是C与02结合燃烧不完全时的产物，它们结合并产生完全燃烧后生成CO,而燃烧不完全时则可生成CQ它既是一种可燃烧气体，又是一种有毒性气体。CC对人的危害是极大的，在进入人体呼吸道很少量的情况下便会很快地导致中毒，同时也会在很短的时间内至人死亡。当人体通过呼吸道吸入 co后，co即被吸入肺泡内并进入血液，使血液中输氧的血红蛋白被减少，造成 人体组织缺氧而引起中毒。它造成人体中

47、毒的机理在于：1） 、CO与 Hb亲和生成HbCO （碳氧血红蛋白），它们的亲和力比 Q与Hb的亲和力大300倍。而它们的解离 速度却要比HbO （氧合血红蛋白）的解离速度慢3600倍，从而阻碍氧的释放和传递，引起人体组织缺氧。2）、CO能与许多C （碳）结合，从而影响酶的功能。3）、人体中枢神经对缺氧最敏感。煤气造成人体中毒的关键是 CC成分，人体中毒的程度主要与血液中的CO浓度有关。CO在人体血液中的浓度不同时，人体中毒的反应程度亦是不同的。a、CO浓度达到120 %时，有轻度头痛，额部有紧压感。b、CO浓度达到2030 %时，头痛时有心悸。c、CO浓度达到30-40 %时，头痛剧烈，虚弱

48、无力脑晕虚脱，视力模糊思维迟钝。d、CO浓度达到4050 %时，容易虚脱，脉搏、呼吸加快。e、CO浓度达到50-60 %时，惊厥昏迷。f、CO浓度达到60-70 %时，惊厥昏迷，心脏、呼吸受到抑制，可能导致死亡。g、CO浓度达到70-80 %时，脉搏细弱，呼吸缓慢，心脏衰弱而死亡。通过对气体燃料基本性能的了解，煤气是一种较为经济、 用途广泛的由管道输送， 必须具有一定的压力、温度、体积、速度的气体燃料。所谓压力是指单位面积上所受到的垂直作用力，被称为压强，工程上常被称 为压力。压力单位，在国际标准中使用N/m2即Pa （帕斯卡）表示。工程单位为kg /吊。此外，在使用中还存在着很多习惯性的表示

49、单位。为此，在常见的压力单位中也就存在着它们之间的换算关系：即1个（标准）物理大气压=101300 N/m=101.3 kN/m =10330 kgf/ m =760 mmH2O由于1 kgf/ cm 2与物理上的1标准大气压在数值上很相近，故而在工程上常将1 kgf/ cm 2称为工程大气压。气体的温度、压力、体积之间的关系具有： 在一定的压力条件下， 气体的体积与气体的绝对温度成反比。在一定的温度时，气体的体积与气体的绝对压力成反比。当气体的体积不变时，气体的压强与气体的绝对温 度成正比的关系。用于表示它们之间的关系式为：PV = CRT 或 PD = RT 五）、煤也可用P1V1P2V2

50、PVT1T2常数表示煤是指一种固体、 呈黑色、质地各异的可燃烧物体。 属于天然的、埋于地下，由C（碳）、H （氢）、0（氧） 为主要元素组成的有机岩质。由于煤的质地各有不同，煤可分为：烟煤、无煤烟、褐煤、泥煤等很多种类。煤因分布于地表地下，地 域广阔、开采容易、用途广泛。在民用、工业等很多领域得到了使用。根据用途的不同，对煤的质地要求亦不同。用于检测煤的质量指标内容一般包括：灰份、挥发份、水份、固定碳、发热量、硫、磷含量等。其中，煤的挥发份，是检测煤的质量和在工业用途中进行分类的重要指标之一。煤粉的细度通常以目表示，它是指在120英寸的面积内，用针刺出的眼数，即为多少目。烟煤理化指标：%表十名

51、称S水份灰份挥发份细度指 标 0.4 1.5 10 15 8六）、重油重油是一种有机化合物的混合物。主要由不同族类的碳氢化合物和溶在其中的固体碳氢化合物组成。它们包括烷烃、环烷烃、芳香烃和少量烯烃及少量的硫化物、氧化物、水以及混入的机械杂质。重油是石油经过蒸馏处理后得到的塔底产品。其质地粘度较大，常温状态呈半固体，经升温加热降低粘度后呈半流质体。其色泽发黑，可燃成份较高。属于典型的工业燃料。对重油产品质量的区别，常以粘度、凝点和闪点的不同来区分。重油的粘度较大，并且能够随温度的变化而变化，因此，它的比重亦会随温度的变化而变化。重油理化指标：%表十名 称CHO+N灰份水份指 标85 881013

52、0.5 10.1 0.31 4重油质量标准表十标号恩氏粘度凝点c闪点c灰份%水份%S%杂质%205 1580 0.3 1.0 1.0 1.56011 20100 0.3 1.5 1.5 2.010015 25120 0.3 2.0 2.0 2.5200510 36130 0.3 2.0 3.0 2.5、热值各种燃料在体态特征的不同之中，还有着各不相同的热工特性。其中最明显的特征之一， 就是热值不同。所谓热值，是指每单位重量或体积的燃料完全燃烧时所放出的热量。在单位燃料完全燃烧后， 将燃烧产物中的水蒸汽冷却到零度时的水放出的热量也计算在内的热量。被称之为该燃料的高发热值。在单位燃料完全燃烧后，将

53、燃料产物中的水蒸汽冷却到20 C时所放出的热量。则被称之为该燃料的低发热值。在日常使用过程中，我们所指的或使用的燃料发热值，通常是指燃料燃烧后的最低发热值（QH,单位常以kcal / kg （千卡/千克）或kcal / Nm 3 （千卡/标准立方米）表示。其中，在对各种燃料的使用过程中，为了规范测定燃料的燃烧热量，从理论上产生了：以千克单位的标准煤完全燃烧后所产生的热量7000kcal为标准，来衡量比照各种燃料燃烧后所发出的热量，取其低热值单位，被称为该燃料的低发热值。在目前常见的燃料种类中，发热值最高的是液化石油气。而在工业燃料中，发热值最高的燃料是重油。见表十三常用燃料发热值：表十燃料名称

54、低发热值着火温度c液化石油气10800 kcal / kg300重油9800 kcal / kg500 600天然气9000 kcal / Nm 3550 600标准煤7000 kcal / kg600焦炉煤气4000 kcal / Nm 3600 650转炉煤气1800 kcal / kg650 700高炉煤气950 kcal / Nm 3700三、燃料燃烧所谓燃烧，是指可燃物质与氧化合，并同时放出光和热的现象。亦可称之为燃烧反应。燃烧是一个化学变化的过程。在这个变化过程中，能够使物质产生燃烧的基本条件是：可燃物（燃料） 助燃物（氧气），着火点（着火温度，火种）。燃料燃烧的前提条件是着火。

55、而着火是指，促使可燃混合物达到某一温度时，混合物能够自动着火并达到燃烧状态。亦可称为“自然着火”。当可燃混合物的化学反应可以自动加速而到达自然着火时，从燃烧开始的瞬间进入到燃烧发展过程时的温度。通常被称之为燃料的着火温度。当燃料与氧化剂均匀混合后，从开始产生化学反应到温度升高，达到激烈的燃烧反应之前的过程被称之 为燃料的着火过程。这个着火的过程，是由缓慢的氧化反应转变到猛烈的氧化反应的发展过程。被称为该燃料的将燃料在空气存在的条件下进行加热， 在不使用点火源点火而开始燃烧时的最低温度。自燃点，而在使用点火源点火，开始燃烧时的最低温度则被称为该燃料的燃点。 焦炉煤气是一种大型冶炼工业生产中常见的

56、，使用广泛的气体燃料。 它与其它气体燃料一样， 是由若干 种成份单位所组成的混合气体。如：CO （一氧化碳），H2 （氢），CHk （甲垸），O （氧气），N2 （氮气），CQ（二氧化碳） ， CmHn （碳氢化合物）等。CH4:属于无色气体。微有臭味，难容于水，火焰呈微弱亮光。分子量：16.04比重：0.175热值：8530大卡 /m3着火温度：650 -750 C爆炸范围：4.4 15%：无色无臭气体，难容于水。分子量：2.016比重：0.899热值：2570大卡 /m3着火温度：580-590 C爆炸范围：4.27.4%其中，可燃成份主要是 Hb和CmHn它们的燃烧方程式为：2H2 +

57、O2 = 2H 2OCH4 + 2O 2 = CO2 + 2H2OCHm + （N+ m/4） O2 = NCO2 + m/2H 2O。在此之中，煤气中不可燃的成份有：Q、N2、CO。而对燃烧不利的成份则为：N2、CO.。凡是气体燃料在使用过程中往往都具有：燃烧爆炸性，扩散性，压缩和膨胀性，带电性，毒害性和腐蚀 性等特性。燃料发生燃烧的过程一般可分为：混合，着火，燃烧三个基本阶段。其中，以气体燃料的燃烧最具有这 一过程的代表性。所谓完全燃烧：是指燃料中的可燃元素成份与氧结合后，因燃烧变化而生成了CO2 （二氧化碳），SO2（二氧化硫）和 H2O （水蒸气）等新的物质并不再有可燃物质存在时。若燃

58、烧产物中还存在有可燃物质，即 燃料中的可燃物质未能与氧结合并完成燃烧反应的状态则被称之为不完全燃烧。造成燃料燃烧过程不完全燃烧的因素一般有， 机械不完全燃烧： 由机械带出和漏损等原因造成燃料损失。 化学不完全燃烧：由于空气不足或燃料与空气混合不好，使燃烧反应未完全进行，在燃烧产物中存有少量的 可燃成分两种状态。当燃料的可燃分子与氧化剂分子相接触，在一定的温度环境和浓度条件下，发生燃烧反应并放出一定的 热量的现象被称之为燃烧现象。氧气 O2 为无色无臭气体。分子量： 32比重： 1.429CQ又称碳酸气。常温状态下为无色、无臭（略有气味）气体，易容于水，空气中的CQ含量达到25 mg/l时对人体有害，含量达到 162 mg/l 时即可致人死亡。分子量： 44.01比重： 1.977SQ又称无水亚硫酸或亚硫酸