燒結(jié)磚的內(nèi)燃焙燒工藝,也稱內(nèi)燃燒磚。這是利用原料本身含有的固體可燃物,或是將固體燃料摻配到制磚原料中,與制磚原料一同進(jìn)行加工處理之后,成型為坯體,經(jīng)干燥后送到窯爐里焙燒。通過坯體內(nèi)的固體含能物質(zhì)燃燒來完成(或幫助完成)磚制品的焙燒,稱之為內(nèi)燃焙燒。坯體內(nèi)的固體含能可燃物叫做內(nèi)燃料。目前我國絕大部分燒結(jié)磚企業(yè),不管使用的是哪種焙燒窯爐,絕大部分都是采用內(nèi)燃焙燒工藝。
不同的內(nèi)燃料對燒結(jié)磚生產(chǎn)的作用和影響不一樣,這和它們的成分及燃點(diǎn)、發(fā)熱量等燃燒性能有關(guān)。
1 各種固體燃料的成分
固體燃料的成分分類方法有多種,其中國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T212《煤的工業(yè)分析方法》和GB/T28731《固體生物質(zhì)燃料工業(yè)分析方法》都是按燃料的燃燒熱點(diǎn)和對燃料使用的要求,把固體燃料的成分分為水分、揮發(fā)分、灰分和固定碳四項(xiàng)。
(1)固體燃料的水分。各種固體燃料在被送交成分檢測時(shí)和交付使用 時(shí)都含有一定量的水分,水分是燃料的重要組成部分,是這些固體燃料客觀存在的事實(shí)。固體燃料里 的水分按其存在形態(tài)分為兩類,即游離水和化合水。游離水是以物理狀態(tài)吸附在燃料顆粒內(nèi)部毛細(xì)管中和附著在燃料顆粒表面的水分化合水也叫結(jié)晶水,是以化合的方式同燃料中物質(zhì)結(jié)合的水。使用鼓風(fēng)干燥箱使游離水在105~110C℃的溫度下經(jīng)過若干時(shí)間加熱可蒸發(fā)掉,而結(jié)晶水通常要在200℃以七才能分解析出。燃料工業(yè)分析測定的水分只是游離水,不測結(jié)晶水。水分在燃料燃燒時(shí)蒸發(fā)吸熱,消耗燃料燃燒產(chǎn)生的熱能。燃料中的水分增多會減少燃料的有效成分,降低燃料的發(fā)熱量,提高燃料的燃點(diǎn),不易著火,影響焙燒前期的升溫速度,是燃料中的有害成分。
(2)固體燃料的揮發(fā)分
固體燃料的揮發(fā)分,是燃料中的有機(jī)質(zhì)在150~900溫度下隔絕空氣加熱,在受熱過程中陸續(xù)分解而產(chǎn)生的多種氣體揮發(fā)物。這些揮發(fā)物不是燃料固有的,不是燃料中的碳,而是燃料在特定溫度下熱解產(chǎn)出的氣體,含有氮、氫、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫以及其他復(fù)雜的有機(jī)可燃性化合物組成的混合氣體,其中大部分是可燃?xì)怏w,是燃料全部*燃燒總發(fā)熱量的一部分。揮發(fā)分的熱值視其成分不同懸殊很大,低的約為2000×4.2kj/kg,含氫氣多的揮發(fā)分熱值可高達(dá)12000×4.2kj/kg。
這些可燃性氣體揮發(fā)物的燃點(diǎn)很低,因此揮發(fā)分在燃料里含量的多少很大程度上決定了該燃料的著火點(diǎn)(即燃點(diǎn))的高低,也影響燃料的發(fā)熱量。揮發(fā)分越多越易點(diǎn)燃,燃點(diǎn)就越低;揮發(fā)分越少越難點(diǎn)燃,燃點(diǎn)就越高。但是如果燃燒條件不適當(dāng)則會造成揮發(fā)分熱解速度快但燃燒慢,甚至未燃燒這時(shí)易產(chǎn)生并排放未燃盡的氣體揮發(fā)物質(zhì),俗稱“黑煙”,并產(chǎn)生一氧化碳、多環(huán)芳烴類、醛類等污染物,降低燃料的燃燒熱效率。
(3)固體燃料的灰分
固體燃料的灰分是指煤炭類礦物質(zhì)燃料在815±10條件下生物質(zhì)燃料550±10以下*氧化燃燒后的殘留物燃料中的灰分來源于燃料中的無機(jī)物、礦物質(zhì),如黏土礦物、石膏、碳酸鹽、黃鐵礦等,可使用陶瓷纖維馬弗爐做灰分實(shí)驗(yàn)。
礦物質(zhì)這些物質(zhì)在燃料的燃燒中發(fā)生分解和化合,有一部分變成氣體逸出,剩下的殘?jiān)褪腔曳郑匝趸?、硫酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽等形式存在于灰分中。燃料的灰分越高,含碳就越低,不僅降低了燃料的發(fā)熱量,而且當(dāng)無機(jī)物、礦物質(zhì)在燃料燃燒后成為灰分時(shí)還要吸收熱量,排渣時(shí)也要帶走熱量灰分是燃料的有害成分,但有的燃料中無機(jī)物、礦物質(zhì)可以成為做磚的原料,比如有的煤炭、煤矸石中含有高嶺石、伊利石等黏土礦物,即便這種燃料灰分較高,也可直接作為內(nèi)燃料燒制磚,既作燃料又是原料。
(4)固體燃料的固定碳
同體燃料中去掉水分、灰分、揮發(fā)分,剩下的就是固定碳,固體燃料中的同定碳不僅僅包括燃料的單質(zhì)碳含量,還包括燃料當(dāng)中有機(jī)物的碳含量比如生物質(zhì)燃料中的纖維素等
礦物質(zhì)燃料的固定碳是表征燃料的碳化程度一個(gè)主要指標(biāo),同定碳是燃料燃燒產(chǎn)生發(fā)熱量的重 要來源,是燃料分類的一個(gè)重要指標(biāo)同定碳含量的 多少可以鑒定燃料的品質(zhì)同定碳含越高,煤化程度越高,燃料燃燒值越高,燃燒時(shí)間越長,發(fā)熱量就越高。
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