- 相關推薦
論低揮發分煤以及Ｗ型火焰鍋爐燃燒技術問題
論文關鍵詞：低揮發分煤 “W”型火焰鍋爐 燃燒論文摘要：本文研究探討了低揮發分煤燃燒特性和W型火焰爐燃燒技術發展及存在問題，這對于建設我國資源節約型有重要意義和意義。
0 引言
我國是一個以煤為主要一次能源的國家，目前煤占能源泉消費的70％以上。隨著社會的發展，我國能源需求不斷增長，資源短缺現象逐漸顯露出來。2003年我國能源消費總量16.78億t標準煤，比上年增長10.1％，其中，原油消費量2.52億t，增長12％；全年原油進口量9112.63萬t，同比增長31.1％；出口原油813.33萬t，同比增長12.84％。2003年全國生產原煤16.67億t，其中發電用煤炭的消費已經達到8.5億t，占全部煤炭消費的50％以上；原油產量1.69億t；天然煙氣產量達341.28億m3。因此，研究低揮發分煤燃燒特性和W型火焰爐燃燒技術發展及存在問題，對于發展我國資源節約型社會有重要意義，也成為學術界和企業的一個研究熱點。
1 低揮發分煤燃燒特性
1.1 低揮發分煤的熱解特性煤粒被加熱超過一定溫度后，就進入了熱解階段。這時煤粒釋放出焦油和氣體，并形成剩余焦碳。煤粒被加熱時所釋放出揮發分的重量和成分與其熱解的條件有關，即主要取決于加熱的升溫速度、加熱的最終溫度和在此溫度下的持續時間。根據加熱時升溫速度的不同，一般可把煤的熱分解過程分為快速、中速和慢速熱分解。這不僅由于熱解是煤燃燒過程中一個重要的初始過程，對著火過程有極大的影響，也因為熱解是其它轉換過程，如氣化、液化、精煉等的重要步驟，同時也與污染物的形成有密切關系。深入研究煤粉的熱解機理，有助于了解煤粉的著火與燃燒過程，對煤粉燃燒設備的設計具有重要的指導意義。煤受熱時，對構出氣體采樣并用氣相色譜法進行分析，發現當溫度低于200～300℃時，析出的氣體幾乎完全是吸附在微粒及晶格間的水分和結晶水，隨著溫度的升高，析出的產物依次是CO2、CO、CH4和H2，而后在較高的溫度下析出稱之為瀝青的重要碳氫化合物。同時，在此升溫的過程中，析出物在空間著火燃燒，使剩余碳達到著火條件而發生氧化反應。煤的化學結構十分復雜，熱解揮發也是極其復雜的過程。在煤粒子被加熱升溫度過程中，首先將其物理化學鍵破壞、形成不穩定的中間產物，然后析出部分產物。所以，熱解揮發必然是與傳質、傳熱及化學反應動力學有關的過程。
1.2 低揮發分煤的著火特性煤的著火特性對于煤粉鍋爐設計和運行極為重要。煤粉是否快速著火并穩定燃燒對鍋爐運行的經濟性有著極大影響。特別是無煙煤、貧煤等低揮發煤，其著火特性不僅決定煤粉火焰的穩定性，而且還直接影響火焰的速度和燃燒后期發展。煤粒的著火方式究竟是均相著火還是異相著火，在長達一個世紀的時間內，人們一直認為煤的著火總是在氣相中發生的。上世紀60年代中期以來，許多學者進行了一系列的試驗研究，從而證明煤粒的非均相著火方式也是大量存在的。在對低揮發分煤進行煤粉著火特性的研究過程中，哈爾濱電站設計成套設計研究所利用煤粉氣流著火數裝置測定了煤粉氣流著火指數與煤特性。煤粉濃度、煤粉粒度和氧濃度的關系。同時也證明，將無煙煤同其他易燃煙煤混燒能不同程度地改善無煙煤的著火特性，原因是當混合粒子進入爐膛以后，煙煤與無煙煤的著火溫度比無煙煤低，因而首先著火燃燒。燃燒放出的熱量進一步加熱其周圍的無煙煤粒子，使其迅速達到著火溫度，因而促進了無煙煤粒子的著火和燃燒。
[1]
1.3 低揮發分煤的燃盡特性按照我國發電用煤分類標準，干燥無灰基揮發分Vdaf小于20％者為低揮發分煤，其中小于6.5％者為特低揮發分煤。低揮發分煤因其煤化程度高、揮發分含量低、煤發熱量中揮發分的發熱量比率亦低等，從而使煤的著火變得困難；煤化程度加深也使其巖相結構緊密而穩定，孔隙率小，使其磨碎性減弱，反應性降低，燃盡性能變差。因此，低揮發分煤種的著火與燃盡都比較困難，需要較高的著火和燃盡溫度，以及較長的燃盡時間。此外，還有一些低揮發分煤的灰熔點較低，易在高溫下形成結渣。煤的燃燼過程是那樣的復雜，所以現在還不能對整個燃燼過程提出一個比較完整的模型。近年來，有不少研究者提出了這種或那種物理模型，但是只能解釋某些局部的現象，或者對燃燼過程作出了許多簡化的假設。對于燃煤鍋爐，尤其是大型電站鍋爐來說，煤粉的燃盡特性將直接影響鍋爐的燃燒效率和運行性。而煤粉的燃盡性能取決于碳粒的燃盡。碳粒的反應速度則受氧濃度、氣體溫度以及顆粒直徑等因素的影響。
2 W型火焰爐燃燒技術發展及存在問題
我國電站鍋爐燃用低揮發分煤種已有50余年，在上世紀80年代初投運了一批容量為670t／(配200MW機組)的國產切圓燃燒干態排渣爐，上世紀90年代起投運了一批容量為1025t／h(配3MW機組)的國產干態排渣爐，其中大部分為切圓燒，也有少量的墻式燃燒。上述機組的投運標志若國在燃用低揮發分煤的電站鍋爐大型化方面取得了足夠的進步，但同時也存在著機組可靠性不高、飛灰可物高、負荷調節幅度小等問題。W型火焰燃燒過程分為3個階段：第一是著火階段。燃料在低擾動狀態下以較低的速度和較小的一次風率自上而下引入爐膛，相應提高了火焰根部的溫度，延長了煤粉氣流在著火區的停留時間，對著火有利；第二是燃燒階段。由于二次風與三次風的高速引入，混合強烈第三是輻射冷卻階段。煙氣進入上部爐膛，除繼續以低擾動狀態使燃料燃盡外，還受到爐膛輻射受熱面的冷卻。W型火焰燃燒方式的特點與優勢：一是在著火與穩燃方面。起始階段，由于煤粉自上而下進入爐膛，故一次風速低(10--5m/s)，煤粉在低擾動狀態下著火引燃，有利于著火點的形成；采用旋風分離式燃燒器，從磨煤機出口的風粉混合物中分離掉一部分空氣，經燃燒器送入爐瞠的是高濃度煤粉空氣混合物，使著火熱減少，于著火有利。在前后拱上都可布置燃燒器，使燃燒器數量增加，單個燃燒器的容量可設計得小一些，有利于著火燃燼；高溫熱煙氣自下而上流出下爐膛之前，有一部分熱煙氣回流至燃燒器出口處的著火區域，對一次風煤粉進行加熱。燃燒器出口處水冷壁一般敷設有衛燃帶，提高了著火區溫度，于著火有利，而且，負荷變化時對爐膛影響不大，故有利于穩燃與調峰。二是在燃燒與燃燼方面。二次風沿火焰行程逐漸加入已著火的煤粉氣流中，符合無煙煤燃燒延緩的特點，對燃燒和燃燼有利：爐膛充滿度好和爐膛容積熱負荷低，使煤粉在爐內停留時間長，有利于燃燼。因此，W型火焰燃燒方式尤其適合無煙煤燃燒，而且可根據實際燃煤的揮發分多少來調節一次風煤粉濃度、熱風溫度等，改變燃燒器結構和衛燃帶面積等，就可擴大煤種的適應范圍。當然，W型火焰鍋爐也存在一些不足之處，主要有：①空氣和煤粉后期混合較差，不利于燃料的燃盡；②由于爐瞠下部斷面約為常規燃燒方式鍋爐的兩倍，為保證著火及火焰穩定，必須敷設大面積的衛燃帶，從而導致結渣；⑨爐膛結構比較復雜而且尺寸較大，因而造價較高；④NOx排放量較高，對污染嚴重。
[2]
【論低揮發分煤以及Ｗ型火焰鍋爐燃燒技術問題】相關文章：
淺談鍋爐的燃燒調節方式03-28
基于Honeywell DCS的鍋爐燃燒穩態優化控制03-18
試論拋煤機鍋爐環保節能分析改造03-06
過程控制在鍋爐燃燒系統中的應用03-07
論浪漫型藝術的現代轉型03-18
論知識型員工的激勵03-20
論“聰明型”德育教師03-21
利用工業固體廢物制成上點火型煤03-07
淺議工業蒸汽鍋爐熱工燃燒自動控制03-01