1富氧燃燒縮短燃料**燃燒所需的時(shí)間
增加空氣中氧氣的濃度，如氧的濃度能提高到25％，則煤粉的燃燒時(shí)問可大大縮短，為此，按無灰碳粒燃燒的計(jì)算公式 進(jìn)行估算 設(shè)τ1為當(dāng)空氣中氧氣的濃度為21% 時(shí)，碳粒**燃燒所需的時(shí)間(s)τ1。設(shè)τ2為當(dāng)空氣中氧氣的濃度為25%時(shí)，碳粒**燃燒所需的時(shí)間(s)τ2。
τ1=ρδ/(8mD×0.21×1.428) (1)
τ2=ρδ/(8mD×0.25×1.428) (2)
式中：ρ為碳粒的密度(kg／m3)，δ為碳粒的顆粒直徑(m)；D為氧氣的擴(kuò)散系數(shù)(m2／s)；m為碳與氧的化學(xué)當(dāng)量E(0.375)；1．428為氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度(kg／Nm3)。由(1)／(2)，得
τ2=0.84τ1
由此得出結(jié)論,如氧氣的濃度提高*25%時(shí)，煤粉的燃燒時(shí)問可縮短16%。在空間尺寸不變的情況下，由于煤粉燃盡時(shí)間縮短，煤粉燃盡的程度自然提高。這就減少了煤粉的不**燃燒所造成的熱量損失，達(dá)到節(jié)能目的。另外CO、N 等有害氣體生成量相應(yīng)減少，有利于環(huán)保
2富氧燃燒提高了窯內(nèi)氣流對(duì)物料的輻射傳熱速率
在水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)火焙向物料傳熱的主要方式是輻射傳熱-而窯內(nèi)氣流對(duì)物料的輻射傳熱速率又主要取決于氣流的溫度和氣瘋的黑度，二者越高，輻射傳熱量越多，富氧燃燒能達(dá)此目的。由于空氣中氧氣的濃度提高，相應(yīng)可減少空氣量，使得進(jìn)燃燒室的N2量下降，火焰的總體積下降(即火焰的體積流量下降)。在燃料的加入量不變的情況下，火焰的溫度相應(yīng)提高，提高的程度主要取決于空氣中氧氣的濃度。
如某廠水泥回轉(zhuǎn)窯的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量為26t/h 煤耗為0.25 kg/kg熟料，每小時(shí)燒煤量6500kg，燃燒帶的過�？諝庀禂�(shù)為1.1。燃煤的理論空氣量為6Nm/kg(煤)。論文參考網(wǎng)。
由此看出，需含氧氣為21%的空氣量：
V=26000X0.25×6×1.1=42900Nm/h
在此空氣中的含氧量=42900X21%=9009Nm/h。當(dāng)空氣中氧氣的濃度提高*25 時(shí)，所需的空氣量
V=9009/0.25=36036Nm/h
因此，空氣量減少16%
進(jìn)入燃燒室的N2量相應(yīng)下降20%，使得火焰的總體積下降，在燃料的加入量不變的情況下，火焰溫度提高，提高的程度主要取決于空氣中氧的濃度，當(dāng)空氣中氧氣的濃度達(dá)到25%時(shí)，經(jīng)計(jì)算，火焰溫度可提高lO0℃左右。另外因入窯空氣量減少，使得火焰中CO2與H2O的體積百分比濃度升高，火焰的黑度也相應(yīng)增大。
根據(jù)計(jì)算得知，當(dāng)助燃空氣中氧含量為25%時(shí)，CO2的體積百分濃度提高17.5%，水蒸汽的體積百分濃度相應(yīng)提高17.7% ，由于CO2與H2O的濃度均增加許多，火焰的黑度相應(yīng)增大，當(dāng)空氣中氧氣的濃度為21%時(shí)。火焰的黑度經(jīng)計(jì)算為0.2104，當(dāng)空氣中氧氣的濃度為25%時(shí)，火焰的黑度經(jīng)計(jì)算為0.2245。增加的程度約6%，火焰對(duì)物料的輻射傳熱量提高的程度大致計(jì)算如下：
對(duì)水泥回轉(zhuǎn)窯來說，氣流對(duì)物料的輻射傳熱量由下式計(jì)算
Qfm= 5.699×δgδm×［(Tg/1OO)4-(Tm/1OO)4]×Fm×ψg.m／(l-(1-δg)(1-δm )]W (3)
式中；δg 為火焰的黑度, δm為物料的黑度。Tg為火焰的溫度(K)；Tm為物料的溫度(K)；Fm為火焰的表面積(即容器的內(nèi)表面積，m2 )；ψg.m為火焰對(duì)物料的輻射角系數(shù)。
由于
ψg.m = Fm／Fg×ψm.g 而ψm.g =1 (4)
ψm.g為物料表面對(duì)火焰的輻射角系數(shù)；Fm為物料的表面積(m2 )。將式(4)代人式(3)并轉(zhuǎn)化為對(duì)流換熱的形式得：
αgm= 5.699×δgδm×［(Tg/1OO)4-(Tm/1OO)4]／［(l-(1-δg)(1-δm )×ΔT] (5)
式中，αgm為火焰對(duì)物料的輻射傳熱系數(shù)(W／m .℃)；ΔT為燃燒帶火焰溫度與該帶物料溫度之差。
由公式(5)計(jì)算，當(dāng)空氣中氧氣的濃度為2l% 時(shí)：
αgm=257．4 W／m2·℃
當(dāng)空氣中氧氣的濃度為25% 時(shí):
αgm=310 W／m2·℃
由此看出，水泥回轉(zhuǎn)窯燃燒帶火焰對(duì)物料的輻射傳熱量提高的程度應(yīng)為20.4% 。回轉(zhuǎn)窯其他各帶的輻射傳熱量都相應(yīng)提高，提高的幅度不會(huì)相差很大。
3 討論
為使生料完成一系列的物理化學(xué)過程變成質(zhì)量較高的熟料．必須在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)保持一定溫度，并供給物料一定熱量以及一定范圍內(nèi)保持足夠的反應(yīng)時(shí)間，這就要求煤粉燃燒后造成高溫的同時(shí)，形成的火焰有一定長(zhǎng)度、形狀和穩(wěn)定性，以滿足水泥生產(chǎn)的工藝要求。
富氧燃燒技術(shù)的應(yīng)用，一方面可使火焰溫度及黑度提高，從而**火焰對(duì)物料的輻射傳熱能力．有利于水泥生產(chǎn)。同時(shí)因減少空氣用量，以及煤燃燼程度的提高，使燃料的燃燒效率提高，達(dá)到節(jié)能降耗減少污染的目的。但另一方面，由于煤燃燒速度的提高，使火焰長(zhǎng)度縮短，若*作不當(dāng)。論文參考網(wǎng)。易造成短焰急燒，使高溫部分過于集中，易燒垮“窯皮”及襯料，不利于窯的長(zhǎng)期**運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)由于氮?dú)獾臏p少，導(dǎo)致窯內(nèi)對(duì)流減弱，不利于對(duì)流傳熱，并增加窯內(nèi)溫度的不均勻性和易產(chǎn)生熱斑。為**發(fā)揮富氧燃燒的優(yōu)勢(shì)而避免帶來不利影響。必須在燃燒
水泥設(shè)備及工藝*作方面作相應(yīng)調(diào)整，如采用新型的適于富氧燃燒的燃煤噴槍�；蛟诿喝紵龝r(shí)適當(dāng)提高煤將噴出的速度，并努力實(shí)現(xiàn)煙氣循環(huán)利用，**窯內(nèi)氣流動(dòng)量，改善窯內(nèi)對(duì)流傳熱等等。以滿足生產(chǎn)對(duì)火焰長(zhǎng)度及溫度場(chǎng)的要求。
當(dāng)然，富氧燃燒技術(shù)的應(yīng)用還將受到制氧設(shè)備及成本的限制。但隨著社會(huì)對(duì)節(jié)能環(huán)保要求的日趨強(qiáng)烈，以及**制氧技術(shù)的發(fā)展，富氧燃燒在水泥窯的應(yīng)用將有可能成為現(xiàn)實(shí)。
4 結(jié)束語
富氧燃燒可改善回轉(zhuǎn)窯煤的燃燒條件，縮短燃燒所需時(shí)間，實(shí)現(xiàn)燃料的**燃燒。同時(shí)也可使傳熱速率大幅度提高，因此有利于水泥生產(chǎn)，此外，采用富氧燃燒，可使廢氣排放量及CO、NO 等有害氣體的產(chǎn)生量下降。有利于水泥生產(chǎn)線節(jié)能環(huán)保，但富氧空氣的引入不可避免地會(huì)政變水泥的原有工況條件，因而在*作及設(shè)備方面必須作相應(yīng)的調(diào)整，以滿足水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)中所要求的火焰及溫度場(chǎng)要求。
