高海拔地区水泥生料悬浮炉分解特性研究

高海拔地区低压低氧的大气条件影响水泥生料在分解炉内的分解过程,探究水泥生料在该条件下的分解特性具有重要意义。通过构建模拟高海拔地区的低压悬浮炉实验系统,研究了压力、温度以及O₂浓度对高海拔条件下水泥生料分解特性的影响。研究结果表明：低压条件下水泥生料的分解符合随机成核和随后生长模型;随着反应压力的逐渐降低,水泥生料的分解速率逐渐增大,反应产物的比表面积以及比孔体积逐渐增大;但低压条件会加剧燃料的不完全燃烧,降低水泥生料的分解率;燃料以及水泥生料的反应速率均会随着反应温度的上升而逐渐增大,但水泥生料的分解率会先升高再降低;燃料的燃尽率以及反应速率随着O₂浓度的增加而增大,进而提高反应物的反应速率。     

在水泥余热发电工艺中采用循环流化床技术预烧水泥生料

采用循环流态化分解炉预煅烧水泥生料。通过冷态和热态模型实验研究了分解炉系统的操作和运行参数，探索了生料循环量、分解炉温度与出炉生料分解率之间的关系。在冷生料直接入分解炉的条件下，炉膛平均温度８５０℃左右时，出炉生料分解率达到７５％以上。     

水泥生料颗粒热分解机理研究

碳酸钙热分解是分解炉内水泥生料分解的一个重要反应，对水泥生料的分解率和熟料产量有较大的影响。采用热重技术对水泥生料颗粒热分解特性进行研究，采用Kissinger方程和标准主曲线法确定水泥生料颗粒的最可能分解机理。并根据Coats-Redfen＇S方程求解水泥生料颗粒的分解动力学参数（E和A）。研究结果表明：水泥生料颗粒的热分解符合相边界反应的收缩柱体反应机理，碳酸钙颗粒的活化能为181.4kJ／mol，其与Kissinger方程所得的估算值相一致。     

基于混合建模的水泥生料分解过程动态特性研究

为掌握水泥分解炉运行过程的动态特性,采用机理建模与神经网络相结合的方法构建了水泥分解炉一维特性模型,并结合工业数据对该方法的可行性进行验证。结果表明,模型能够准确地计算炉内温度、气体浓度等参数,具有良好的泛化性能。基于所提出的模型,研究了炉内各状态参数的稳态分布特性。此外,对喷煤量、生料下料量、喷氨量以及高温风机转速等操作变量进行阶跃实验,分析上述操作变量改变时分解炉出口温度及出口NO _x 含量的动态响应情况。研究所得相关动态特性规律可以为控制系统的分析、设计和优化提供参考与依据。     

分解炉中NO生产模拟与优化

针对水泥行业中水泥分解炉产生NO的过程进行了机理性分析,同时推导了描述分解炉中NO生成的机理性模型,并对分解炉中的NO生成进行了全三维模拟研究.模拟结果与现场测试结果进行了比较,验证了模拟的合理性.对分解炉的生料入口位置进行了改造,在不影响生产的前提条件下,对单独分风、分料和同时分风分料时降低分解炉内NO生成的情况进行了模拟优化,分析得到了分料方法是降低分解炉中NO的最有效途径的结论,为降低水泥分解炉中NO排放提供了实用的参考依据.     

基于预测模型的非线性多变量控制器在水泥煅烧过程中的应用

针对预分解窑水泥熟料煅烧过程特性,通过采用神经网络算法,研究生产过程采集的实时数据,经数据分析、处理,建立适合水泥熟料煅烧过程的控制模型,采用多变量、非线性模型预测控制技术,建立了质量控制器、产量控制器、生料喂料控制器、风量优化控制器、分解炉控制器、回转窑控制器、篦冷机控制器、虚拟在线分析仪VOA等,实现了水泥熟料煅烧过程的闭环优化控制。在常山南方水泥的应用证明,熟料煅烧过程优化控制器的应用稳定了分解炉、回转窑、篦冷机的运行工况,增加了熟料产量,降低了燃料消耗,延长了回转窑耐火材料寿命,提高了熟料产品质量,统一了中控操作,消除了班次的操作差异,减轻了操作员劳动强度,取得了较好的效益。     

喷旋管道式分解炉内燃烧、分解过程的CFD模拟

针对水泥分解炉内煤粉燃烧、生料颗粒分解过程共存的特点,提出了相应的计算模型与方法,以CFX4为基础,采用用户软件,二次开发出模拟该现象的工程计算软件,并以工业化中实际使用的5 500 t/d的喷旋管道分解炉为对象,计算分析了炉内的煤粉燃烧、生料分解率在空间上的变化规律,探讨了炉内的湍流速度场及高温火焰燃烧区域、空气组分、颗粒体积浓度等的空间分布特征,指出了进一步优化的方向。     

分解炉内CO_2含量对燃煤NO释放特性的影响

在模拟分解炉悬浮及喷腾状态的试验台架上,分别考察了不同温度及掺混生料的情况下,CO2含量对典型煤种在水泥分解炉条件下燃烧释放NO的影响规律。结果表明:在研究的温度范围(850～950℃)内,温度升高会促进燃料氮向NO的转化,而气氛中CO2含量升高时,温度对NO转化的促进作用减弱;水泥生料对煤粉燃烧NO的生成具有很强的催化作用,CO2通过抑制水泥生料中CaCO3的分解抑制了其对NO的生料的催化作用。     

黑生料立式分解炉煅烧

本文通过对回转窑窑外分解工艺和立窑煅烧工艺优缺点的分析,提出用黑生料球在一个专门设计的立式分解炉中进行预分解后进入回转窑煅烧成水泥熟料的新工艺设想。并作了理论分析、热工参数计算,给出了设计、实验数据。认为这种新工艺具备节能、省设备、省投资等优点,而且适应各种不同规模的水泥厂。     

基于近似动态规划方法的分解炉温度控制研究

新型干法水泥窑外分解技术就是在预热器和回转窑之间增设分解炉,水泥生料在分解炉中要完成90％以上的碳酸盐预分解,对其温度的稳定和优化控制是保证正常分解的充分必要条件;由于生料成分的多样性和热变换的持续性,分解炉的温度控制是一个非线性的复杂控制对象,影响它的外部因素很多,且各个因素之间存在耦合和不确定性,一直是分解炉动态稳定控制中难以解决的问题,而近似动态规划方法是一种基于现场实际数据的不依赖于系统数学模型的在线控制方法.文中通过在MATLAB环境下的仿真,分析了这种方法的学习能力、控制效果和适应能力,与使用传统方法设计的控制器的比较显示了其在适应性和寻优解上的优越性.     

SLC-S分解炉增加物料进口时气固两相流场的数值模拟

以SLC-S分解炉为基准模型,新增一个物料进口,分别对两物料进口在不同的相对位置时的气固两相流场进行了数值模拟.对连续相、颗粒相的计算分别采用k-ε双方程湍流模型和离散相模型,对离散相与湍流之间的相互作用采用随机跟踪模型.模拟所得的气流场分布规律与模型实测结果吻合较好,而且所预测的固、气停留时间以及固气停留时间比值与模型实验预测值相一致.对结构进行优化的模拟结果表明:当两物料进口之间的水平投影夹角大于或等于135°时,尤其是在157.5°时,物料在分解炉内的分散状况皆良好,物料停留时间的绝对值和固气停留时间比值皆很高,为适宜的夹角范围.     

生料、熟料率值稳定性若干影响因素的定量分析

推导了煤灰分和热值的波动、热耗和窑(包括分解炉)喂煤量及生料喂料量的波动、增湿塔灰和窑尾收尘灰掺入量的波动对生料和熟料率值影响量的一般计算公式。以水泥厂实际的生产数据为基础,计算了上述影响因素对生料和熟料率值稳定性的影响,得出了这些影响因素与生料和熟料率值变化量之间的定量关系。根据生产经验,给出了这些影响因素可以不必进行调控的最大允许波动范围。     

干法含碳致密水泥生料块烧成条件下碳燃烬度实验研究

为研究干法含碳致密水泥生料块烧成条件下的碳燃烬度,制成不同厚度的含碳致密水泥生料块(CCP料块)在电炉模拟的工业立窑生产环境中进行烧成实验,即经1000℃还原气氛预烧0.5h和1400℃或1450℃氧化气氛中烧成半小时至1h,可制得游离钙足够低的熟料,其内含碳获得良好的燃烬度。一项数值计算程序(CCPIM)为实验结果提供了基于碳燃烧扩散速率控制机理的数值解答,吻合良好。     

煤焦燃烧生成NO的特性研究

对小屯煤焦中氮的存在形态进行了X射线光电子能谱(XPS)分析。并对小屯煤焦在模拟分解炉中NO释放特性进行了实验研究,考察了气氛、温度、生料对焦炭氮释放特性的影响。研究结果表明:小屯煤焦中氮主要以吡咯五元环形式存在;氧气体积分数对NO的生成速率有明显影响;在无生料催化下,生成量基本随温度的升高而加大,但是,当生料存在时,生成量随温度的升高而减少;生料的加入大大加速了NO的生成速率和生成量,表明生料对NO生成有显著的催化作用。焦炭氮转化为NO的几率主要由2个互相竞争的反应决定:包括N的氧化反应和NO的还原反应。     

生料颗粒接触状况对f-CaO吸收的影响

通过固相反应机理分析和试验研究,对生料颗粒不同的接触状况下ｆ－ＣａＯ的吸收规律进行了初步探讨,并指出了改善水泥生料煅烧状况的一种途径。     

模拟分解炉中煤焦燃烧生成NO的特性

对国内水泥行业中几种煤焦在模拟的分解炉中NO生成特性进行了研究,考察了煤种、温度、生料对焦炭氮的释放特性的影响,探讨了焦炭氮在工业分解炉中的释放机理.研究结果表明,不同煤种的NO生成特性有较大的不同;温度对NO的生成特性也有明显的影响,基本随温度的升高而加大,但有时也有下降现象;生料的加入大大加速了NO的生成速率和转化率,表明生料对NO生成有显著的催化作用.工业分解炉中产生的NO主要来源于燃料NO,焦炭氮转化为NO的概率主要有两个互相竞争的反应决定：包括N的氧化反应和NO的还原反应.     

Non-isothermal investigation of the kinetics of reactions occurring during clinker formation

The kinetics of reactions occurring during cement clinker formation were investigated at a linear upheating rate using plant raw meals so as to resemble manufacturing conditions. Experimental data so obtained were analysed by the non-isothermal method proposed by Sestak and parameters derived which characterize the various stages of raw meal burning.     

现代干法水泥厂生料、熟料率值稳定性统计分析

采用一种实用性评价方法统计了国内外近20个现代干法水泥厂的实际生产数据,旨在评价这些工厂生料均化库和窑系统的均化系数及生料、熟料的率值稳定性。结果表明,以CaO标准偏差计算的生料均化库的均化系数只有1左右,远低于6￣8的设计值;以KH标准偏差为统计指标计算的生料均化库均化系数为1￣1.5,窑系统均化系数为1￣2。在统计分析的基础上,参考国外现代干法水泥厂的实际控制水平,得出了现代干法水泥厂生料、熟料率值稳定性的推荐数值。     

TiO2对高钙生料易烧性的影响研究

应用甘油乙醇法、DTA、XRD、SEM等方法对掺入TiO2的水泥高钙生料易烧性进行试验研究。研究表明:TiO2在较低温度对改善易烧性效果不明显,但在较高温度103500℃具有显著的改善作用;在试验条件下,w(TiO2)=2%的试样的易烧性最好,且C3S结晶完整。