替代燃料在外挂炉内的燃尽率有多少？

一、引言：燃尽率是外挂炉效能的核心指标

在水泥行业低碳转型进程中，外挂炉（如阶梯炉、热盘炉）作为替代燃料（RDF/SRF）处置的关键设备，其燃尽率直接关系到燃料经济性、系统稳定性及减排效果。研究表明，即使同种燃料因密度、尺寸差异，燃尽率波动可达30%以上。本文结合研究数据与工程实践，系统解析外挂炉燃尽率的影响因素及优化路径。

二、燃尽率的影响因素解析

1、燃料特性

• 物理参数：轻质小颗粒（如废纺）易被三次风带走，停留时间仅0.5秒，燃尽率可能低于50%；重质燃料（如轮胎碎片）反应速度慢，需延长停留时间。
• 化学成分：挥发分高的燃料（如废纺Vad=77.26%）燃尽速度快，但氮含量（如废纺N=15.52%）可能增加NO_x排放风险。

2、外挂炉操作条件

• 风量与温度：三次风量增加可提升氧气供给，但过量会导致截面热负荷过高（如某案例中三次风量0.23Nm³/kgcl时燃尽率达78%）；外挂炉温度每升高100℃，燃尽率提升约8%-12%。
• 生料协同效应：C4分料量增加会稀释燃料浓度，燃尽率下降（如分料量从20%降至10%时，燃尽率从78%降至46%）。

三、燃尽率的量化评估方法

1、物料-热量平衡法

通过建立外挂炉的输入（燃料热值、三次风显热）与输出（烟气显热、灰分显热）平衡方程，可计算整体燃尽率。例如某10t/h替代燃料系统，在三次风量0.23Nm³/kgcl条件下，燃尽率达78%。

2、动态监测技术

• 烟气成分分析：通过CO、CO₂浓度变化判断燃尽进度，需多点长期采样（如国外研究显示，轮胎碎片燃尽率在移动60%距离后达78%）。
• 出口燃料检测：对未燃尽燃料进行工业分析（如灰分、固定碳含量），结合元素分析（如硫、氯含量）评估后续分解炉燃尽潜力。

四、工程优化实践与案例

1、工艺改进 

• 分级破碎与分选：采用“双轴撕碎+风选+单轴细碎”工艺，将燃料粒度控制在50mm以下，提升燃烧均匀性，某项目吨电耗降低30%。
• 富氧燃烧技术：通过提高氧气浓度至28%-30%，使燃料燃尽时间缩短20%，NO_x排放降低35%。

2、典型案例 

• 废纺燃料应用：某水泥厂采用外挂炉处理15万吨/年废纺，通过优化三次风温至950℃、控制燃料掺量≤5%，实现燃尽率65%，年减碳12万吨。
• 危险废物协同处置：医疗废料经分选后制成SRF燃料，在外挂炉内燃尽率达58%，氯含量控制在0.3%以下，满足水泥窑安全阈值。

五、未来优化方向

• 智能化控制：引入AI算法实时优化风量、温度参数，目标将燃尽率提升至85%以上，故障率降低40%。
• 标准化体系建设：制定《替代燃料外挂炉燃尽率评价导则》，明确氯≤1%、硫≤0.8%等污染物限值。
• 耦合CCUS技术：开发“外挂炉-碳捕集”一体化系统，计划2025年前实现燃料碳捕集率超60%。

结语

外挂炉燃尽率是衡量替代燃料技术成熟度的核心参数，需通过工艺优化、智能化升级与标准完善多管齐下。随着碳市场扩容和低碳技术迭代，外挂炉将在水泥行业绿色转型中发挥更关键作用。