垃圾衍生燃料(RDF)部分替代传统化石燃料是生活垃圾无害化处置的重要途径.RDF的颗粒形状、尺寸、处置量等会对其在分解炉内的运动轨迹、燃烧过程等造成巨大影响.本文采用CFD模拟研究了处置量、水分含量、粒径大小对RDF在分解炉内运动轨迹、燃尽率的影响.结果表明:当RDF由分解炉中部喂入后,粒径＜10 mm的RDF会随烟气向上运动;粒径≥10 mm的RDF会沉降至分解炉锥部.当RDF处置量由7 t/h增加至15 t/h后,落入烟室的RDF比例由60％增加至67.5％;当RDF水分含量由25％降低至10％时,整体燃尽率由62.94％提高至68.62％;当RDF平均粒径由10 mm降低至5 mm后,RDF整体燃尽率由62.94％提高至85.83％.

以某5000 t/d生产线为对象,采用流体力学模拟(CFD),模拟了分解炉中气相流、煤粉燃烧和生料分解,分析了分解炉耦合气化炉前后分解炉内流场、温度场的分布情况,以及对生料分解率、煤粉燃尽率的影响.结果 表明:分解炉独立运行情况下,较分解炉耦合气化炉时整体速度较小,出口风速从19.65 m/s降低至16.11 m/s,整体温度下降,出口温度由838℃降低至740℃,煤粉燃尽率大幅度降低,生料分解率降低幅度较小.

介绍并分析了下出风逆流式旋风预热器的原理及优势.在改进了旋风预热系统C1的换热方式后,出口烟气温度相较传统预热器有所降低并且低于出口物料温度,熟料煤耗降低,产量提高.

第八届VDZ国际水泥大会于2018年9月在德国杜塞尔多夫成功举行.VDZ(德国水泥协会)国际水泥大会始于1971年,作为水泥技术领域顶级的国际会议,每年都会吸引国际水泥行业众多科学家和工程师参加.本次会议共有全球水泥生产企业、装备供应商、科研院所等600余人参加,集中讨论水泥生产的最新技术和行业发展面临的共性问题.

硫铁矿的高温氧化是引起水泥生产过程中产生SO2的主要原因.采用一维炉开展了高温悬浮态下硫铁矿氧化的实验研究,并对氧化产物做了X射线衍射(XRD)分析和烧失量检测.XRD分析表明,FeS2在300℃时尚未发生氧化反应,从400℃开始出现Fe2O3的衍射峰,且随着温度升高,FeS2的衍射峰强度逐步减弱,Fe2O3衍射峰强度逐步增强.在400～800℃时,FeS2的氧化产物仅为Fe2O3.基于烧失量的计算表明,在10 s反应时间内,FeS2在300℃几乎没有发生氧化,这和XRD检测结果一致.在400℃和600℃时FeS2氧化率分别达到了50％和85％,800℃时达到了92％.将上述结果应用于水泥生产过程,表明在C1～C4预热器中,约64％的FeS2发生了氧化.

基于某水泥企业入炉煤粉、生活垃圾的工业分析、元素分析结果,从热量平衡角度探讨了不同生活垃圾处置量时分解炉煤粉用量和三次风量的调节.计算结果表明,当生活垃圾处置量由0t/h增加到7t/h、15t/h时,尾煤用量分别降低了8.36％和17.19％,三次风用量分别降低了3.20％和6.04％.

水泥生产中石灰石粉磨和烘干工序具有显著的SO2吸收特性,其属于半干法脱硫.采用固定床实验装置,设计了石英砂作为空白对照,研究了反应温度、石灰石含水率对石灰石低温半干法固硫的影响.结果表明,当石灰石含水率为20％,反应温度从50℃升高到100℃时,石灰石对SO2的吸附量从1.06 mg SO2/g石灰石下降至0.32 mg SO2/g石灰石,随温度升高而降低;其中SO2物理吸附比例从4.72％最高增加至17.81％,随温度升高而增大.当含水率为5％、10％和20％时,在50～100℃内石灰石颗粒对SO2的平均吸附量分别为0.14 mg SO2/g、0.25 mg SO2/g和0.60 mg SO2/g石灰石,其中SO2物理吸附比例分别为38.60％、17.66％和11.22％;SO2吸附量随含水率增加而显著增大,而物理吸附比例随含水率增加而显著降低.采用积分计算的石灰石SO3含量增加值与荧光分析结果相吻合,而与硫酸钡重量法检测结果不一致,表明石灰石低温半干法固硫产物以亚硫酸盐、亚硫酸氢盐等为主,而不是硫酸盐.

对五种热电偶,特别是双层遮热罩热电偶对窑尾系统联接管道内烟气测温误差的计算方法进行了推导.根据计算的需要,由联接管道外壁温度计算出了其内壁温度.计算了五种类型热电偶在窑尾系统各联接管道位置的烟气测温相对误差δ,并与相关计算和实测结果进行了对比.对热电偶测温误差的主要影响因素进行了简单计算分析.分析结果显示,使用热电偶对窑尾联接管道内烟气进行测温时的读数一般比实际值偏小,各种样式热电偶测温的相对误差范围:普通式为7.20％～16.39％,单层遮热罩式为0.69％—6.34％,单层遮热罩抽气式为0.46％—5.23％,双层遮热罩式为0.07％～2.68％,双层遮热罩抽气式为0.04％～2.01％.相比普通热电偶,遮热罩抽气式热电偶的测温准确性大幅度提高.最后对实际生产中热电偶的选配提出了合理建议.

水泥窑干法脱硫技术通常是指将分解炉热生料或外购的CaO、Ca(OH)2等脱硫剂随入窑生料喂入预热器.因投资成本低,该技术得到了广泛应用.本文概述了水泥窑干法脱硫技术及影响其脱硫效率的主要因素,即温度、脱硫剂孔隙结构、烟气CO2浓度和反应时间等.受到上述因素的影响,现有水泥窑干法脱硫技术脱硫效率普遍偏低.提出了水泥窑热生料高效脱硫技术,实际应用表明,该技术具有脱硫效率高、运行成本低等突出优势.

通过理论计算、CFD模拟分析、实际测试等方法,研究分析了水泥窑炉SNCR反应机制及优化运行措施,主要包括还原剂与烟气中NOx的混合效果、反应温度窗口与时间、CO对SNCR脱硝效率的影响.结果表明,还原剂喷入分解炉后穿透能力较弱,只能与周围烟气中NOx发生混合,并且同一截面不同位置NOx浓度差别可达170 ppm;CO的存在明显降低了SNCR反应温度窗口,同时不利于脱硝反应的进行.如果分解炉内CO浓度较高,将还原剂喷枪移到C5出口有利于提高SNCR反应效率.

基于能源消费碳足迹的相关概念及计算方法,对天津市1995-2015年能源消费总碳足迹、各能源消费碳足迹、碳足迹产值、碳足迹强度和碳足迹生态压力进行分析.研究结果表明:天津市能源消费碳足迹由1995年的0.295hm2/人增加到2013年的最大值0.534hm2/人,之后呈下降趋势,2015年为0.490hm2/人;能源消费碳足迹以煤炭和石油为主,天然气所占比例最小.在未来的发展中,主要应该从减小能源消费碳足迹方面着手,采取有效的措施如提高能源利用效率和大力发展清洁能源、优先选择带有低碳产品标志的能源消费品等,来缓解天津市能源消费碳足迹对自然生态系统的压力.

SO2是水泥生产过程产生的主要大气污染物之一.我国《水泥工业大气污染物排放标准(GB4915-2013)》严格限定了水泥窑SO2排放浓度限值为200mg/Nm3,特别排放限值为100mg/Nm3.在标准修订中,通过对153条水泥窑的调研表明SO2平均排放浓度为59.6mg/Nm3.然而,由于原燃材料的差异,不同生产线SO2排放浓度差别非常大.实际测试表明,水泥生产SO2排放水平从0到4 700mg/Nm3不等.围绕水泥生产SO2减排,在此重点阐述水泥生料的含硫形式及其检测方法、烟气中SO2的检测方法及影响水泥生产SO2排放水平的关键因素,以期对水泥企业用原料及生产操作参数提供优化指导.

应用计算流体动力学对某5 000 t/d生产线所用分解炉进行了数值模拟,获得了分解炉的速度场、颗粒轨迹、温度场、煤粉燃烧与碳酸钙分解情况.结合分解炉实际运行状况,验证了模拟结果的准确性.着重对模拟结果所反映的分解炉运行问题进行了诊断,主要包括三次风单向入炉引起分解炉不同截面速度分布极不均匀,鹅颈管出口两侧流量差别较大,分解炉锥部温度过高,而上部高温区呈现顺时针旋转向上运动的趋势等,并给出了分解炉运行的优化建议.

A one-dimensional model including heat transfer,solids-layer movement,coal combustion,and clinker kinetic reactions,was established.The heat transfer and coal combustion sub-models were analyzed in detail,for the complicated movement and combustion mechanism of coal particles in rotary cement kiln.The qualitative relation between the flame length and coating length was revealed,which makes the flame length a variable related with the fuel property and kiln operating parameters.Besides,thermal distribution of combustion met the exponential form.Fifteen differential-algebraic equations (DAEs) of this model were solved with the backward difference method in Matlab environment.The results,which are compared with the previous published literatures,show that the relative errors of most parameters are less than 5％.Differences between the published and most rotary cement kilns,like the decomposition rate of kiln feed,were considered,and the data of a 2 500 t/d rotary cement kiln in China was accumulated to verify the validity of this model further.The predicted results show that the temperatures of gas,solid bed at the kiln outlet are 1 117 K and 1 763 K,respectively,and the residence time of solid bed in the rotary kiln is 1 521 s at the outlet.The predicted mass fraction of mineral compositions of tricalcium silicate (C3S),dicalcium silicate (C2S),tricalcium aluminate (C3 A),tetracalcium aluminoferrite (C4AF) and free calcium oxide (f-CaO) are 59.0％,18.3％,8.1％,10.9％,and 0.6％,respectively,which are conformity with the results of field tests.

水泥工业CO2排放量约占全球CO2总排放量的5％,CO2捕集利用及储存是水泥工业最有减排潜力的技术.围绕水泥生产过程CO2捕集,本文重点讨论了全氧燃烧技术、分解炉全氧燃烧技术、直接分离反应技术在水泥工业的研究及应用进展.阐述了全氧燃烧捕集CO2的技术方案,分析了全氧燃烧对传统水泥生产过程一生料分解、熟料煅烧、熟料冷却的影响规律,并介绍了全氧燃烧技术的应用进展.对两种分解炉全氧燃烧技术路线进行了对比分析,详细介绍了分解炉全氧燃烧的工业化试验结果.分析了直接分离反应技术捕集CO2的工作原理,介绍了捕集水泥生产CO2的LEILAC工业计划.本文对比分析了全氧燃烧技术、分解炉全氧燃烧技术、直接分离反应技术在CO2捕集效率、改造与投资成本、工业化应用等方面的差异,并对我国水泥工业CO2过程捕集技术进行了介绍.

目前水泥行业涌现出许多具有明显节能减排效果的单项技术.文章从技术间的关联特性出发,基于单项技术之间的优势互补或功能增强特点,提出了5种水泥行业节能减排技术的集成示范模式,即水泥生产智能控制技术与信息化系统,水泥窑协同处置污水污泥与富氧燃烧技术,水泥窑协同处置生活垃圾与生产智能控制技术,水泥窑协同处置废弃物、旁路放风、余热发电技术,水泥SNCR+SCR联合脱硝技术,并分别以案例分析的形式对集成技术效果进行了探讨.

One-dimensional model of the rotary cement kilns are summarized.Models for heat transfer in the kiln, the solid bed and its movement, coal combustion and chemical reactions of the clinker are discussed separately.Effects of different kinds of models and the variation of key parameters on the simulation of rotary kilns are analyzed with MATLAB.Furthermore, trends of the one-dimensional model of rotary kilns are put forward.

采用化学试剂和生产原料,研究了预分解系统内不同分解率物料与碱、氯、硫等单一或复合低温融体之间的黏结特性.结果表明:混合融体KCl+K2S04+CaSO4黏结物料的能力最强.分解率高的生料不容易被融体黏结,物料的高温流动性能更好,分解率低的生料较容易被黏结形成结皮.因此,提高入窑生料分解率可以减少结皮堵塞的几率.

1 背景介绍 水泥工业是重要的基础原材料工业,是国民经济的基础和支柱产业.作为传统制造业,我国水泥工业产能过剩的现象日益积累,2014年水泥产能超过35亿t,产能利用率较低.同时,面对我国现阶段经济发展的“新常态”,水泥等基础原材料行业首当其冲受到影响,行业发展面临巨大挑战.因此,加快水泥行业的转型升级是我国水泥工业面临的迫切挑战.推动信息化和工业化深度融合,提高关键阶段智能制造水平,是加快转变发展方式,促进传统行业结构调整和转型升级的重大举施[1].

根据离心式风机的原理,对篦冷机冷却风机风量进行估算,以此判定篦冷机运行状态.在此基础上,通过两例案例分析,对比了估算值与标定值,该方法计算的风机风量与标定值相比存在一定误差,针对误差较大的单台风机,通过分析风机压力、电流等参数,可对篦冷机运行状态、风机状态等进行判定,以此指导企业更换风机、调整篦冷机运行参数.