富氧增强褐煤燃烧性能及其在水泥熟料煅烧中的应用研究

褐煤燃烧存在的主要问题是燃烧不充分、火焰温度低和污染物排放浓度高，目前国内外解决该问题的主要方法是改进燃烧器的结构和燃烧方式，但却无法提高褐煤的燃烧温度，控制污染物的排放。本项目立足于内蒙古地区的褐煤资源优势，提出利用富氧强化褐煤的燃烧性能，提高褐煤的燃烧温度和热效率，以使褐煤能够应用在水泥熟料煅烧等相关行业，并提高褐煤燃烧的热效率和控制污染物的排放。采用热重分析仪研究褐煤在富氧条件下的燃烧特性和反应动力学，明确富氧条件对燃烧机理的影响，获得富氧燃烧动力学参数；应用窑外分解窑多功能综合实验台进行褐煤富氧燃烧特性、煅烧水泥熟料及其污染物排放规律的研究，确定富氧燃烧及煅烧水泥熟料的最佳工艺条件和污染物排放规律。利用富氧强化褐煤的燃烧性能和煅烧水泥熟料是本课题的创新点，这方面的研究还未见报道。课题成果将为内蒙古蒙西高新技术集团公司褐煤在新型水泥干法熟料生产中的应用提供基础实验数据。

本项目针对内蒙地区褐煤燃烧火焰温度低和燃烧不充分的问题，开展了褐煤在O2/N2和O2/CO2气氛下富氧燃烧的实验研究，建立褐煤富氧燃烧的数学模型、褐煤燃烧的动力学方程；系统研究了利用富氧强化褐煤的燃烧性能与机理，为褐煤在水泥熟料煅烧中的应用提供了重要的理论依据。首先利用热分析方法(TGA)分析褐煤在不同的氧浓度下的燃烧过程，建立了褐煤单位时间发热量(CVT)与氧浓度函数关系的燃烧模型。利用该数学模型可定量计算褐煤燃烧达到一定温度的条件下所需要的氧浓度。同时得出了褐煤富氧燃烧的动力学参数，获得高温区域与低温区域褐煤燃烧动力学参数随氧气浓度的变化规律。揭示了富氧气氛下褐煤的燃烧机理。项目自主设计并搭建了富氧燃烧多功能实验平台，利用该平台实现了褐煤煤粉富氧燃烧及富氧强化褐煤煅烧水泥熟料的小型模拟实验。根据实验结论提出了富氧强化褐煤煅烧水泥熟料的工艺技术方案。