化工学报 ›› 2022, Vol. 73 ›› Issue (5): 2120-2129.DOI: 10.11949/0438-1157.20211802
收稿日期:
2021-12-22
修回日期:
2022-02-21
出版日期:
2022-05-05
发布日期:
2022-05-24
通讯作者:
陈曦
作者简介:
何聪(1997—),男,硕士研究生,基金资助:
Cong HE(),Wenqi ZHONG,Guanwen ZHOU,Xi CHEN(
)
Received:
2021-12-22
Revised:
2022-02-21
Online:
2022-05-05
Published:
2022-05-24
Contact:
Xi CHEN
摘要:
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。
中图分类号:
何聪, 钟文琪, 周冠文, 陈曦. 高海拔地区水泥生料悬浮炉分解特性研究[J]. 化工学报, 2022, 73(5): 2120-2129.
Cong HE, Wenqi ZHONG, Guanwen ZHOU, Xi CHEN. Study on decomposition characteristics of cement raw meal in suspension furnace at high altitude[J]. CIESC Journal, 2022, 73(5): 2120-2129.
图1 低压悬浮炉实验系统示意图1—减压阀;2—质量流量计;3—混气室;4—压力表;5—炉膛本体;6—热电偶;7—温度测控平台;8—球形阀;9—冷凝器;10—过滤干燥管;11—真空泵;12—烟气分析仪
Fig.1 Schematic view of low-pressure suspension furnace
烧失量/%(质量) | CaO/% (质量) | SiO2/% (质量) | Al2O3/% (质量) | Fe2O3/% (质量) | MgO/% (质量) | K2O/% (质量) | Na2O/% (质量) | TiO2/% (质量) | ZnO/% (质量) | SO3/% (质量) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
35.40 | 46.05 | 9.59 | 3.21 | 2.53 | 1.74 | 0.64 | 0.24 | 0.16 | 0.12 | 0.10 |
表1 水泥生料化学成分分析
Table 1 Chemical composition analysis of cement raw meal
烧失量/%(质量) | CaO/% (质量) | SiO2/% (质量) | Al2O3/% (质量) | Fe2O3/% (质量) | MgO/% (质量) | K2O/% (质量) | Na2O/% (质量) | TiO2/% (质量) | ZnO/% (质量) | SO3/% (质量) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
35.40 | 46.05 | 9.59 | 3.21 | 2.53 | 1.74 | 0.64 | 0.24 | 0.16 | 0.12 | 0.10 |
工业分析/%(质量) | 元素分析/%(质量) | Qgr,ad/ (kJ/kg) | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Mad | Vad | Aad | FCad | Cad | Had | Oad | Nad | Sad | |
10.24 | 26.93 | 17.55 | 45.28 | 62.54 | 3.84 | 3.56 | 1.53 | 0.74 | 25492.32 |
表2 煤样的工业分析、元素分析以及热值
Table 2 Proximate analysis, ultimate analysis and calorific value of coal sample
工业分析/%(质量) | 元素分析/%(质量) | Qgr,ad/ (kJ/kg) | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Mad | Vad | Aad | FCad | Cad | Had | Oad | Nad | Sad | |
10.24 | 26.93 | 17.55 | 45.28 | 62.54 | 3.84 | 3.56 | 1.53 | 0.74 | 25492.32 |
工况 | 反应物料 | 反应压力p/MPa | 海拔高度h/m | 温度T/℃ | cO2/% | 物料量(煤)mc/g | 物料量(生料)mr/g |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 煤 | 0.06 | 4200 | 850 | 21 | 0.03 | 0 |
2 | 0.08 | 2000 | 850 | 21 | 0.03 | 0 | |
3 | 0.10 | 0 | 850 | 21 | 0.03 | 0 | |
4 | 生料 | 0.06 | 4200 | 850 | 21 | 0 | 0.50 |
5 | 0.08 | 2000 | 850 | 21 | 0 | 0.50 | |
6 | 0.10 | 0 | 850 | 21 | 0 | 0.50 | |
7 | 混合物 | 0.06 | 4200 | 850 | 21 | 0.03 | 0.50 |
8 | 0.08 | 2000 | 850 | 21 | 0.03 | 0.50 | |
9 | 0.10 | 0 | 850 | 21 | 0.03 | 0.50 | |
10 | 煤 | 0.08 | 2000 | 800 | 21 | 0.03 | 0 |
11 | 0.08 | 2000 | 850 | 21 | 0.03 | 0 | |
12 | 0.08 | 2000 | 900 | 21 | 0.03 | 0 | |
13 | 生料 | 0.08 | 2000 | 800 | 21 | 0 | 0.50 |
14 | 0.08 | 2000 | 850 | 21 | 0 | 0.50 | |
15 | 0.08 | 2000 | 900 | 21 | 0 | 0.50 | |
16 | 混合物 | 0.08 | 2000 | 800 | 21 | 0.03 | 0.50 |
17 | 0.08 | 2000 | 850 | 21 | 0.03 | 0.50 | |
18 | 0.08 | 2000 | 900 | 21 | 0.03 | 0.50 | |
19 | 煤 | 0.08 | 2000 | 850 | 21 | 0.03 | 0 |
20 | 0.08 | 2000 | 850 | 30 | 0.03 | 0 | |
21 | 0.08 | 2000 | 850 | 40 | 0.03 | 0 | |
22 | 混合物 | 0.08 | 2000 | 850 | 21 | 0.03 | 0.50 |
23 | 0.08 | 2000 | 850 | 30 | 0.03 | 0.50 | |
24 | 0.08 | 2000 | 850 | 40 | 0.03 | 0.50 |
表3 实验工况
Table 3 Experimental conditions
工况 | 反应物料 | 反应压力p/MPa | 海拔高度h/m | 温度T/℃ | cO2/% | 物料量(煤)mc/g | 物料量(生料)mr/g |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 煤 | 0.06 | 4200 | 850 | 21 | 0.03 | 0 |
2 | 0.08 | 2000 | 850 | 21 | 0.03 | 0 | |
3 | 0.10 | 0 | 850 | 21 | 0.03 | 0 | |
4 | 生料 | 0.06 | 4200 | 850 | 21 | 0 | 0.50 |
5 | 0.08 | 2000 | 850 | 21 | 0 | 0.50 | |
6 | 0.10 | 0 | 850 | 21 | 0 | 0.50 | |
7 | 混合物 | 0.06 | 4200 | 850 | 21 | 0.03 | 0.50 |
8 | 0.08 | 2000 | 850 | 21 | 0.03 | 0.50 | |
9 | 0.10 | 0 | 850 | 21 | 0.03 | 0.50 | |
10 | 煤 | 0.08 | 2000 | 800 | 21 | 0.03 | 0 |
11 | 0.08 | 2000 | 850 | 21 | 0.03 | 0 | |
12 | 0.08 | 2000 | 900 | 21 | 0.03 | 0 | |
13 | 生料 | 0.08 | 2000 | 800 | 21 | 0 | 0.50 |
14 | 0.08 | 2000 | 850 | 21 | 0 | 0.50 | |
15 | 0.08 | 2000 | 900 | 21 | 0 | 0.50 | |
16 | 混合物 | 0.08 | 2000 | 800 | 21 | 0.03 | 0.50 |
17 | 0.08 | 2000 | 850 | 21 | 0.03 | 0.50 | |
18 | 0.08 | 2000 | 900 | 21 | 0.03 | 0.50 | |
19 | 煤 | 0.08 | 2000 | 850 | 21 | 0.03 | 0 |
20 | 0.08 | 2000 | 850 | 30 | 0.03 | 0 | |
21 | 0.08 | 2000 | 850 | 40 | 0.03 | 0 | |
22 | 混合物 | 0.08 | 2000 | 850 | 21 | 0.03 | 0.50 |
23 | 0.08 | 2000 | 850 | 30 | 0.03 | 0.50 | |
24 | 0.08 | 2000 | 850 | 40 | 0.03 | 0.50 |
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