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烟热分离存在问题【麟工窑炉】
时间:2020年10月02日    点击:次    来源:隧道窑

1)如何保证内燃料完全燃烧?

 

从内燃料燃烧的机理上讲,在坯体未出现液相前(一般指在850℃前)最好能够完全燃尽。因在液相出现后,坯体收缩而使氧气进入坯体的通道减少,不利于内燃的氧化燃烧。在三十年前的教科书中就强调:内燃砖不能升温过急,避免坯体表面过早烧结。这就是“黑心” 形成的主要原因。从1959年我国利用内燃法烧砖以来,人们就一直寻求着解决“黑心” 的方法。但是近些年来业内形成了 “黑心” 在内燃砖上就应该存在的惯性思维。国家标准中对烧结砖耐久性评价的最主要的指标之一就是抗冻性。凡是没有燃烧完全的内燃料形成的黑心,其抗冻性指标都不合格。现在的“黑心”砖大量存在,产品表面因硫的污染严重泛白,难怪西欧同行称:“这是在制造垃圾”!

 

下图是某窑炉公司一直在吹嘘着的“高产”隧道窑生产出来的产品!这样的产品敢上墙吗?如今烧结墙体材料已经进入了绿色墙材的制造时代,怎么能够允许这样的产品存在?建议行业协会及国家质检机构,应开展针对这些不合格产品的专项检查,不合格的工厂坚决取缔。正因为这种生产企业的存在,严重的影响着烧结砖瓦行业的整体形象。

 

典型的未燃尽内燃料形成的黑心砖

 

多次与西欧同行交流得到的结论就是:“内燃焙烧可以,但是内燃必须在液相出现前完全燃尽,不能将内燃带入高温烧成区域”!台湾地区的经验值得借鉴,台湾煤炭资源丰富,但台湾同行们经历了从推广内燃到了完全禁止内燃的过程。这不光是从产品质量的角度看问题,更为严重的是:这种未燃尽的内燃料会在保温、冷却阶段释放出有害物质!在冷却带提取的余热气体中不可避免的也会携带有害物质!

 

下面仅以黄铁矿的氧化特征为例进行说明:

黄铁矿存在于许多煤矸石、燃料煤以及黏土和页岩原料中。暗灰色、蓝色、黄色、黑色黏土中都含有黄铁矿。在焙烧过程中黄铁矿释放出的含硫气体是造成最终产品泛霜的主要原因之一。黄铁矿与碳在同样的温度下分解和氧化,并且由于碳和水蒸汽的存在使氧化受到影响。在缺氧的环境下,于482℃时分解反应生成单质硫:

2FeS2       2FeS+S2                             (1)

在氧气充足的情况下,黄铁矿的分解分为两个阶段,第一阶段发生在482℃,第二阶段发生在约588℃,其反应式为:

2FeS2+3O2      2FeS+3SO2                2

    4FeS+9O2     2Fe2O3+4SO3                3

总的反应式为:

4Fe2+S21-+15O20    2 Fe3+2O2-3 +8S3+O32-        (4)

 

在有碳存在时仅发生式(2)的第一步反应。在碳完全氧化后,黄铁矿的第二步氧化才出现。这就是为什么坯体中所含有的碳要在高温即烧成温度下必须完全燃烧的原因之一。因为坯体中的碳不能完全燃烧时,势必形成黑心,而在黑心区域内是缺氧的,FeS2自然不会被完全氧化,其他硫化物也不会被完全分解,因此黑心内部就隐藏了有害物质的组分。如果FeS2在最高焙烧温度下由于碳的影响没有被完全分解,在进入冷却带后,还将继续释放出含硫的气体。这是完全有可能的,因为冷却带某些区域的温度,显然是高于碳及FeS2的氧化温度。所以笔者认为:如果用含有FeS2的原材料制砖时,燃烧一定要完全,并应严格限制升温速度,最好在到达最高烧成温度前完全氧化。

 

通过以上分析可以这样认为:

如果内燃料未完全燃烧,即就是隧道窑在结构上和配置实现了烟热分离,但在冷却带提取的余热气体中不可避免的依然有硫等有害物质存在!干燥后排放的废气是否需要进行净化处理?因为目前没有充分的数据支撑,不能确定!如果使用外燃或清洁燃料这一问题就不存在了,但外燃隧道窑仍然需要烟热分离!

 

2)烟热分离后干燥废气需要检测什么指标?

 

按照上述烟热分离的技术方案,进入干燥室的三部分热气体都是没有参与燃烧的气体。只要能保证内燃料的完全燃烧,基本上没有硫、氟、氮氧化物的有害气体。是否还要对颗粒物进行控制?目前没有确切数据,不能确定。

 

3)干燥室排放废气是否仍要按照基准过量空气系数进行折算?

 

按照上述烟热分离的技术方案,干燥室使用的三部分热源本质上都是没有参与燃烧的气体,理应不该按照基准过量空气系数进行折算。但是这需要有执行的细则规定!

 

如果不能保证内燃料完全燃烧时,干燥室排放废气中所含有害物质的评判准则是什么?

 

4.建议:

 

现行排放标准的某些限制指标高于德国、法国,更高于美国;也高于南韩以及台湾地区。根据目前国内烧结砖瓦行业的燃料结构看,还很难达到全部使用清洁燃料。

 

因此建议:

1.取消基准空气过量系数1.7的规定,修改为排放烟气中的基准含氧量为18%(陶瓷行业现行标准为18%);

 

2.保持SO₂NOx的排放限值不变,修改颗粒物排放限值为50mg/m3(台湾地区烧结砖瓦行业的排放限值为60mg/m3),与普通水泥行业、锅炉行业、其他工业窑炉的排放标准限值取为一致;修改氟化物的排放限值为10mg/m3(欧盟的排放限值为10mg/m3;南韩以及我国台湾地区的排放限值均为10mg/m3)。来源:砖瓦行业网络平台


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