煤炭的燃烧过程行业资料能源与动力工程行业资料能源与动力工程.pdf
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1、 煤碳的燃烧过程 煤从进入炉膛到燃烧完毕,一般经历四个阶段:水分蒸发阶段,当温度达到 105C左右时,水分全部被蒸发;挥发物着火阶段,煤不断吸收热量后,温度继 续上升,挥发物随之析出,当温度达到着火点时,挥发物开始燃烧。挥发物燃烧 速度快,一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右;焦碳燃烧阶段,煤中的挥发物 着火燃烧后,余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。此时焦碳温度上升很快,固 定碳剧烈燃烧,放出大量的热量,煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段;燃烬阶段,这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完,以降低不完全燃烧热损失,提高 效率。良好燃烧必须具备三个条件:1、温度。温度越高,化学反应速度快,燃烧就愈快
2、。层燃炉温度通常在 11001300C。2、空气。空气冲刷碳表面的速度愈快,碳和氧接触越好,燃烧就愈快。3、时间。要使煤在炉膛内有足够的燃烧时间。碳燃烧时在其周围包上一层灰壳,碳燃烧形成的一氧化碳和二氧化碳往往透 过灰壳向外四周扩散运动,其中一氧化碳遇到氧后又继续燃烧形成二氧化碳。也 就是说,碳粒燃烧时,灰壳外包围着一氧化碳和二氧化碳两层气体,空气中的氧 必须穿过外壳才能和碳接触。因此,加大送风,增加空气冲刷碳粒的速度,就容 易把外包层的气体带走;同时加强机械拨动,就可破坏灰壳,促使氧气和碳直接 接触,加快燃烧速度。如果氧气不充足,搅动不够,煤就烧不透,造成灰渣中有 许多未参和燃烧的碳核,另外
3、还会使一部分一氧化碳在炉膛中没有燃烧就随烟气 排出。对于大块煤,必须有较长的燃烧时间,停留时间过短,燃烧不完全。因此,实际运行中,一般采取供给充足的氧气,采用炉拱和二次风来加强扰动,提高燃 烧温度,炉膛容积不宜过小等措施保证煤充分燃烧。二、链条炉排的燃烧特点 链条炉排着火条件较差,主要依靠炉膛火焰和炉拱的辐射热。煤的上面先着 火,然后逐步向下燃烧,在炉排上就出现了明显的分层区域,如图共分五个区。燃料在新燃烧区1中预热干燥,在炉排上占有相当长的区域。在区域2中燃料释 放出挥发分,并着火燃烧。燃烧进行得很激烈,来自炉排下部空气中的氧气在氧 化区3中迅速耗尽,燃烧产物C02和水蒸气上升到还原区4后,
4、立即被只热的焦 碳所还原。最后在链条炉排尾部形成灰渣区 5。在燃烧准备区1和燃烬区5都不需要很多空气,而在燃烧区 2、3必须保证 有足够的空气,否则则会出现空气在中部不足,而在炉膛前后过剩的现象。为改 善以上燃烧状况,常常采用以下三个措施:合理布置炉拱;采取分段送风;增加 二次风.、链条炉排对煤种的要求 链条炉排对煤种有一定的选择性,以挥发分 15%以上,灰熔点高于1250C以 上的弱黏结、粒度适中,热值在 1880021000kJ/kg以上的烟煤最为适宜。煤中含有灰分应控制在 10%30%粉煤(06mm应不超过50%55%03mm 的煤粉不超过30%块煤尺寸不超过40mm 煤中含水量推荐值为
5、:煤中小于3mm勺煤粉含量为2040%寸,含水量控制在 57.5%,煤中小于3mm勺煤粉含量为80%含水量控制在12.5%,煤中小于3mm 的煤粉含量为100%含水量控制在20%目前煤质存在的问题有:1、煤炭灰份较多,2、煤炭颗粒不均,3、煤炭中 含有大量的杂质,4、煤炭的发热值较低,5、燃烧时不易引燃着火,6、煤炭中 水分含量不定。7、煤炭不好烧,炉渣含碳量高。四、煤质对锅炉稳定燃烧的影响 1.煤的发热量是反映煤质好坏的一个重要指标,当煤的发热量低到一定数值 时,不仅会影响燃烧不稳定不完全,而且会导致锅炉熄火,使锅炉出口温度很难 达标,影响正常供热。2.挥发分在较低温度下能够析出和燃烧,随着
6、燃烧放热,焦碳粒的温度迅速 提高,为其着火和燃烧提供了极其有利的条件,另外挥发分的析出又增加了焦碳 内部空隙和外部反应面积,有利于提高焦碳的燃烧速度。因此,挥发分含量越大,煤中难燃的固定碳成分越少,煤粉越容易燃烬,挥发分析出的空隙多,增大反应 表面积,使燃烧反应加快。挥发份含量降低时,煤粉气流着火温度显著升高,着 火热随之增大,着火困难,达到着火所需的时间变长,燃烧稳定性降低,火焰中 心上移,炉膛辐射受热面吸收的热量减少,对流受热面吸收的热量增加,尾部排 烟温度升咼,排烟损失增大。3.煤的灰份在燃烧过程中不但不会发出热量,而且还要吸收热量。灰分含量 越大,发热量越低,容易导致着火困难和着火延迟
7、,同时炉膛温度降低,煤的燃 烬程度降低,造成的飞灰可燃物高。灰分含量增大,碳粒可能被灰层包裹,碳粒 表面燃烧速度降低,火焰传播速度减小,造成燃烧不良。另外飞灰浓度增高,使 锅炉受热面特别是省煤器、空气预热器等处的磨损加剧,除尘量增加,锅炉飞灰 和炉渣物理热损失增大,降低了锅炉的热效率。有关资料显示,平均灰份从 13%上升到18%锅炉的强迫停运率将从1.3%上升到7.54%。4.煤的颗粒度对锅炉的燃烧有很大影响。颗粒度过大时,煤块在锅炉内燃烧 时停留时间过短,煤炭中的焦碳没有完全燃烬,炉渣中的含碳量增大,增加了锅 炉炉渣的物理热损失;颗粒度过小时,细煤粉在炉排上燃烧时通风不好,碳和氧 不能很好地
8、接触发生化学反应,易形成黑带,同时细煤粉也易被空气吹起,很快 物着火阶段煤不断吸收热量后温度继续上升挥发物随之析出当温度达到着火点时挥发物开始燃烧挥发物燃烧速度快一般只占煤整个燃烧时间的左右焦碳燃烧阶段煤中的挥发物着火燃烧后余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳此时焦碳灰渣中的焦碳尽量烧完以降低不完全燃烧热损失提高效率良好燃烧必须具备三个条件温度温度越高化学反应速度快燃烧就愈快层燃炉温度通常空气空气冲刷碳表面的速度愈快碳和氧接触越好燃烧就愈快时间要使煤炉膛内有足够的燃化碳遇到氧后又继续燃烧形成二氧化碳也就是说碳粒燃烧时灰壳外包围着一氧化碳和二氧化碳两层气体空气中的氧必须穿过外壳才能和碳接触因此加大送
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