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景德鎮市華辰陶瓷窯爐有限責任公司

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現代陶瓷窯爐燃料的選擇

由于環境保護的需要,現代陶瓷窯爐在選擇燃料方面應著重考慮用清潔燃料。

清潔燃料包括:柴油、煤油、天然氣、液化石油氣。焦爐煤氣、水煤氣及發生爐冷煤氣。

1、柴油及煤油

A、柴油用作清潔燃料其優點是:運輸及貯存比較簡便,設備投資少,熱值高而穩定,粘度較小,較易霧化,發熱溫度高達2080~2100℃。

缺點是:價格高,凝點較高的柴油在較冷的環境中使用時需要加熱。在選用柴油時應注意其含硫量,如含硫量過高,將會影響陶瓷產品品質并腐蝕設備及管道、污染環境。

B、煤油用作清潔燃料其優點是:低位熱值比輕柴油稍高約42.8~43.5MJ/kg。它是清潔燃料中的上品,不凝固,粘度比輕柴油更小,更易霧化。

缺點是:閃點不低于40℃,否則使用不安全,另外價格太高。

2、天然氣及液化石油氣

A、天然氣作為燃料其燃燒特性如下:

(1)因其主要成分為甲烷,所以燃燒特性取決于甲烷。甲烷與空氣混合物的著火濃度范圍很窄,在5%~15%。因此,在燃燒過程中對缺氧很敏感,同時也減少了回火的危險性。

(2)甲烷的火焰傳播速度很小。其常溫、常壓下大可見火焰傳播速度不到1.0m/s。因而燃燒較為緩慢。天燃氣屬于低火焰傳播速度的燃氣。比較容易發生脫水。

(3)天燃氣的發熱溫度約2000~2040℃,對于各種陶瓷產品幾乎都可滿足要求的燒成溫度,即使用常溫空氣。

(4)天燃氣與空氣混合良好時其火焰黑度很小,為液化石油氣的二分之一弱,比液體燃料的黑度更低得多。然而對于現代陶瓷窯爐來說,火焰輻射傳熱不占重要地位。一般都使用高速燒嘴,為無焰燃燒,幾乎沒有火焰。

(5)天燃氣的理論空氣量大,約為7.8~11.2Nm3/Nm3,因此對燒嘴混合性能要求高,也就是說1Nm3,天然氣要能很好地與多于7.8~11.2Nm3的空氣混合。

(6)天燃氣的碳/氫質量比(3.0~3.2)比液體燃料(6.0~7.4)或固體燃料(10~30)低得多。因此燃燒產物中含H2O較多。

B、液化石油氣作為燃料有如下幾個特點:

(1)熱值很高,是氣體燃料中高的。

(2)理論空氣量高達24~30Nm3/Nm3,因此,助燃空氣與之混合完全比天燃氣更為困難。可以用空氣或煙氣先沖稀液化石油氣,然后使用。但用空氣稀釋時,不得在著火濃度范圍內以防爆炸。通常規定液化石油氣體積濃度必須高于著火濃度范圍上限的1.5倍。

(3)火焰傳播速度低,燃燒緩慢,但較天燃氣快一些。

(4)純凈。一般含硫少,是燒制陶瓷產品的燃料。

(5)密度較大,約為同溫度及壓力下的空氣的1.5~2.0倍,泄漏時往下沉,易與空氣混合達到著火濃度范圍內,遇火發生爆炸。

(6)一般液化石油氣蒸氣壓較高。在37.8℃時約為0.9~1.5Mpa。這作為氣體燃料是有利的。但在使用中必須要求氣化站減壓閥良好,以保證安全。

3、焦爐煤氣、水煤氣及發生爐煤氣

焦爐煤氣、水煤氣及發生爐煤氣這些人造氣體燃料是由煤炭氣化制成,又統稱為煤制氣。

A、焦爐煤氣

焦爐煤氣的平均組成為:

H246%~61%CO4.0%~8.5%CH421%~30%CmHn1.5%~3.0%

CO21.0%~4.0%N23.6%~26%O20.3%~1.7%

干煤氣的低熱值為13.2~19.2MJ/Nm3,屬于中熱值燃氣,其發熱溫度高約為2100~2130℃。由于含氫高,故火焰傳播速度比天然氣和液化石油氣大,其常溫、常壓下大火焰傳播速度約為1.5m/s。焦爐煤氣的著火范圍也較大,下限約為6%,上限約為31%。焦爐煤氣能夠滿足現代陶瓷窯爐各種燒成溫度的要求,而且燃燒快,不易脫水,但回火的爆炸危險較大一些。

B、水煤氣

水煤氣是將水蒸氣與赤熱焦炭中的碳產生下列反應而生成的燃氣

H2O+C=CO+H22H2O+C=CO2+2H2

生成的CO、CO2又產生下列反應

CO+H2O=CO2+H2CO2+C=2CO

由反應式可以看出,水蒸氣被碳還原后生成的CO和H2的分子數是相等的,因此,水煤氣的理論組成是:CO50%,H250%,理論低熱值是11.78MJ/Nm3,水煤氣也屬中熱值燃氣,其發熱溫度高達2200℃左右。

C、發生爐煤氣

我國在現階段,常壓固定床發生爐冷煤氣很適合陶瓷窯爐使用,因為這種煤制氣雖然屬于低熱值燃氣,但對于一般燒成溫度不太高的陶瓷產品燒成,還是完全能夠滿足的。

常壓固定床發生爐煤氣屬于低熱值燃氣,冷煤氣熱值一般在4.49~7.62MJ/Nm3范圍內,其發熱溫度為1650℃~1750℃,如果取空氣系數為1.10,高溫系數取0.83,則可得到助燃空氣溫度與實際燃燒溫度之間的關系,對燒成溫度為1280℃的陶瓷產品來說,實際燃燒溫度約高于燒成溫度50~100℃,約為1350℃,當使用熱值為5.70MJ/Nm3的冷煤氣,助燃空氣只需要常溫即可。如燒成溫度1300~1350℃,實際燃燒溫度需要達到約1400℃,則助燃空氣溫度需要200℃左右,這對于一般隧道窯,輥道窯及帶有換熱器的間歇窯爐是不難做到的。對于燒成溫度較低的1100~1200℃陶瓷產品,更可以使用發生爐煤氣。

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