4中文版低热值的燃料气体用于并流蓄热式石灰竖窑..docVIP

低热值燃料气体用于并流蓄热式石灰竖窑的燃烧系统 ---边界案例研究与实现 来源：麦尔兹官方网站 摘要 由于钢铁厂焦炉煤气产量的逐步减少，生铁和钢材生产过程中产生的低热值燃料气体目前被用作并流蓄热式石灰竖窑的燃料。本文详细讨论了低热值燃料气体能多大程度上用于并流蓄热式石灰竖窑的操作。过程数据是由日产500吨的并流蓄热式石灰竖窑呈现的。热值为7.5兆焦/立方的燃料气体目前已经成功用于并流蓄热式石灰竖窑。这篇文章将证明，即使热值只有4.3兆焦/立方的燃料气体也可用于此窑。这将使工艺条件产生显著变化，但这在技术上是可以控制的。这些燃料气体至关重要的优势就是它们工艺过程中只产生很少的硫。 导言 生铁生产中越来越多地使用煤粉，减少了对冶金焦的需求。焦炉煤气的产量也随之减少，它本来是目前为止石灰窑经常使用的燃料。另一方面，生铁和钢材生产过程中又产生大量的低热值燃料气体。根据热值的不同，这些气体可以用于石灰的生产，或单独使用，或与焦炉煤气或其它更高热值的气体混合使用。 日产500吨的并流蓄热式石灰窑的案例表明，低热值燃料气体可以用于并流蓄热式石灰窑。作为边界案例，我们将焦炉煤气的操作和高炉煤气的操作进行了对比。石灰窑的热平衡和工艺参数的明显差别变得一目了然。本研究的结果表明，高炉煤气是可以在不添加更高热值燃料的情况下用于并流蓄热式窑的，只要它的热值不下降至低于一个特定的界限值。 此外，本文还阐释了一个方法，这将改善在并流蓄热式石灰窑中使用低热值燃料的工艺参数。最后，本文描述了日产500吨的并流蓄热式石灰窑成功使用混合气体燃料的燃烧过程。 使用焦炉煤气或高炉煤气时不同的工艺参数对比 表1 显示了典型的焦炉煤气和高炉煤气最重要的燃料性质。表中也包含了中国太原安装的一座并流蓄热式石灰窑的工艺数据，这将在后面的章节讨论。焦炉煤气的热值只有高炉煤气的25%。 表1中显示的焦炉煤气和高炉煤气的理论燃烧温度都足以燃烧并流蓄热式窑。对于其它气体来说，这个温度还有待确定，它代表贫煤气适合度的第一标准。由于并流蓄热式石灰窑的助燃空气已经预热超过700摄氏度，燃料气体的热值必须下降明显低于4兆焦/立方才能不达到所需燃烧温度。 此时需要特别指出的是，即使并流蓄热式石灰窑里是高热值燃料，其燃烧温度也不高，因为燃料是从燃烧区上端注入的。此时释放的能量立即被窑的煅烧过程吸收。 相关燃烧数据的对比表明，废气最小值Vmin和化学计量要求温度值随着热值的降低而升高。但是，如果焦炉煤气的Vmin/Vminf值等于1.17时，高炉煤气的这个值就上升到2.01（图3）。这导致燃烧气体和燃料气体不同的容积流量。 根据这个案例，不同事物工艺参数得到了确定和汇总。用于日产500吨的并流蓄热式石灰窑的两种燃料气体的热平衡和工艺计算都得到了比较。为了更容易理解，图1a显示了这个并流蓄热式石灰窑的方框图，包含了有关操作参数的名称。图1b显示了这个并流蓄热式石灰窑的燃烧气体预热。缩略词VZ代表预热区， BZ代表燃烧区， K代表连接导管，KZ代表冷却区。最重要的结果在表1、图4到图10中显示。 图2显示了两个窑壳的共同预热区VZ1+ VZ2的理论模型。因此有可能计算出热容流动比率X，就像计算热交换器的比率一样： X=……………………….(1) 此外，也有可能计算出预热区的热平衡。这个热平衡可用来简单检查和演示工艺计算的结果。 图4显示了燃烧空气具体数量Lfv 和废气具体数量Vkiln off gas。废气数量的上升和燃烧空气数量的下降形成了窑预热区的不同条件。 图9显示了使用焦炉煤气时的温度曲线和预热区边界的温度。图10显示了使用高炉煤气时的温度曲线和预热区边界的温度。这些数据显示了燃烧时间过去一半时产生的温度；这代表了一个近似平均值。热容流动比率的影响是清晰可辨的。对焦炉煤气来说，热容流动比率X=1.03时，温度曲线几乎是直的。在这些条件下，平均废气温度可下达至90摄氏度甚至更低。对高炉煤气来说，热容流动比率X=1.39时，温度曲线是弯曲向上的。在这些条件下，平均废气温度上升至250摄氏度（图6）。在预热区中，燃烧空气和石灰石之间的热传递，窑尾废气和石灰石之间的热传递可以用一组微分方程来呈现。但这些方程初步是无解的。因此，电脑模拟模式被用来计算温度曲线。 图5显示了具体热量要求q和具体燃料数量b。焦炉煤气的具体热量要求等于3.44兆焦/千克石灰，高炉煤气的具体热量要求则升至4.00兆焦/千克石灰。焦炉煤气的具体燃料数量b等于0.204立方/千克石灰，高炉煤气的具体燃料数量b则升至0.936立方/千克石灰。在这种情况下，对日产500吨的石灰窑来说，燃料数量比燃烧空气的数量要高，等于20 323立方/时。对低热值气体来说，水的部分应尽可能