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工业炉排

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小曼 发表于 2007-10-24 15:11:31 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
<strong>工业炉排</strong>
        <p style="LINE-HEIGHT: 125%;"></p><p style="FONT-SIZE: 14px; LINE-HEIGHT: 22px;">●链条炉排锅炉问题分析<br/>我国锅炉大多数采用链条炉排,链条炉排突出的优点是冷却好,运行比较可靠。但是也存在不少缺点:除结构复杂外,在燃烧方面存在的问题比较多如:煤燃烧不完全导致锅炉出力不足,炉渣含碳量高,冒黑烟、煤种适应性差,不能烧次煤,炉排漏煤量大等。分层燃烧技术是系列技术较好的解决了链条炉排层燃存在的问题。分层燃烧技术是系列技术,有分层半沸腾燃烧技术、分层半悬浮燃烧技术、分层半沸腾半悬浮燃烧技术、和均匀分层半沸腾燃烧技术、均匀分层半悬浮燃烧技术、均匀分层半沸腾半悬浮燃烧技术。从结构上分两类即内分层和外分层。以上分层燃烧技术各有特点,效果都不错,但有所区别。应用以上技术要因炉制宜,视其炉型、额定出力多少,媒质及要求等因素选用恰当的技术。此种技术的共同特点:技术装备比较简单,实施起来比较容易,改造工程量很小,投资少,效果好见效快(3至6个月收回投资)。<br/>运动炉排层燃问题剖析:运动炉排指链条炉排、振动炉排、往复炉排。由于我国现在应用大量的链条炉排锅炉。凡接触过工业锅炉的大都有同感:锅炉出力不足,增负荷慢、炉渣含碳量高。排烟热损失大,热效率低。锅炉不同程度的冒黑烟,上缴污染治理费。锅炉吃细不吃粗,不能烧次煤,煤闸板,老鹰铁易烧毁和炉排故障多等等。为什么会出现这些问题,采取什么方法解决这些问题。<br/>1、种的制约:设计锅炉都要首先选定燃用煤种。严格讲什么炉子烧什么煤是一定的。当烧设计用煤而且达到燃烧要求时,锅炉才能达到额定参数。然而,在我们国家不仅达不到这么高要求,而且供应锅炉烧的煤相当混乱,基本上是来什么煤烧什么煤。非正规开采的小煤窑媒质变化更大,煤的灰分高达0.3-0.4,这势必带来诸如出力不足,增负荷慢等一系列问题。<br/>2、给煤方式问题:常规锅炉给煤方式:煤从煤仓经落煤管、加煤斗落在炉排上,再随炉排排的运动经煤闸进入炉内燃烧,这种给煤方式有许多缺点。<br/>1)煤层密实:煤从煤仓落到路排上落差较大,在加上煤仓和落煤管内煤的重量,炉排上的煤被压得很密实,煤在炉排的带动下煤层经过煤闸又一次被挤压,所以进入燃烧室的煤层相当密实,造成煤层通风阻力大,透气性差,致使煤层在供氧不足的情况下燃烧。势必燃烧不完全,发不出应发出的热量。将造成一系列的问题。<br/>2)煤层颗粒大小不一,分布不合理:我们国家的工业锅炉大都烧原煤,原煤的颗粒度不统一,大颗粒煤有的大与于100毫米,小的如面粉,而且大小颗粒混杂没有一定比例。这种煤构成的煤层可想而知是不会均匀的,煤层的通风量也不可能均匀,燃烧当然不会均匀,观察火床发现,煤层进入炉膛起燃不同步,火焰高低参次不齐,火床燃烧面的染色有红有暗,个别地方出现火口,火床和燃烧室的温度的温度不仅比较低而且分布不均匀,高低温度相差较大。<br/>3)煤仓内煤颗粒分布状况制约煤层燃烧效果:煤仓内煤颗粒分布情况与向煤仓进煤方式和位置有关。当从煤仓中心线方向进煤时,煤仓中的进煤呈现塔形,此时炉排上的煤层是两侧大颗粒煤多,中间细末煤多。这种煤层显然不利于燃烧,而且容易烧毁炉排侧密封件,当煤仓从一侧进煤时,煤仓的一侧细末煤多,另一侧大颗粒多。炉排上的煤层结构特点也是这个规律。显然这种煤层同样不利于煤层完全燃烧。所以煤仓的进煤特点也直接制约煤的燃烧。<br/>&nbsp;&nbsp;综合以上分析可以看出锅炉给煤方式、锅炉给煤设备直接影响锅炉燃烧的好坏。<br/>3、燃烧装置问题:包括与煤燃烧有关系的一切设备。我国现有的设备比较落后。而且都存在好多问题。炉排粗制滥造,运行中跑偏、卡碰、断炉排片事故时有发生,炉排片间隙大小不均,通风不均匀,漏煤量大。炉排普遍较短,煤层燃烧时间受到限制,煤闸操作不灵,起落困难,经常烧毁和严重变形。炉拱基本上没有脱离原始型,与煤的燃烧配合不当,没有充分发挥出炉拱的作用。普遍不重视二次风的作用。一次风室窜风、风压、风量不均衡,风门及放灰机构失灵。烟、风、灰门不严,锅炉漏风、漏烟等这些问题都影响燃烧。<br/>4、管理方面的问题:主要表现在,人员素质差,技术水平低,如:如炉煤中的大块煤或煤矸石竟超过100毫米,煤层高达200毫米,一次风调整手柄长期损坏得不到修复,看火门,长期关不严,能关严也不关严,除尘器下面的放灰门开着关不死,锅炉长期烧正压。<br/>&nbsp;<br/>&nbsp;一、工业锅炉存在的问题极其原因分析<br/>&nbsp;&nbsp;<br/>我国工业锅炉存在着许多问题,关系到许多问题,关系到燃烧方面的主要问题有以下四个方面。<br/>1、热效率低,煤耗高,浪费燃料<br/>机械不完全燃烧热损失大。英国工业锅炉机械不完全燃烧热损失(Q4)设计要求为0.03-0.05而实际运行控制在0.014-0.025。中国工业锅炉机械不完全燃烧损失(Q4)设计推荐值0.08-0.12而实际运行一般控制在0.10-0.27超过0.3的也率见不鲜不少锅炉的外观颜色和原煤的颜色基本差不多炉渣含碳量高达0.4-0.5。这种炉渣和不同之处在于少了一部分挥发物。从除尘器排放出来的飞灰含碳量也很高。烧烟煤的链条炉排、往复炉排锅炉的飞灰含碳量在0.5左右烧无烟煤的同种锅炉飞灰含量在0.6-0.7。烧烟煤的抛煤机锅炉飞灰含碳量在0.6-0.7,流化床沸腾燃烧锅炉飞灰含碳量一般在0.7左右。此外,炉排漏煤量也比较严重,以往都是回收复燃,而现在都是被排放到炉渣中丢弃掉。<br/>排烟损失(Q2)大。国外锅炉排烟温度控制在150-180度之间。我国控制在160-180度之间。而实际运行排烟温度高达250-375度之间。国外锅炉过剩空气系数(A)控制在1.3-1.5,我国设计值1.3-1.8,但是实际运行中远远超过此值。<br/>低负荷运行。我国工业锅炉的平均负荷在0.6-0.7最低仅0.2-0.3锅炉低负荷运行燃烧工况差,燃烧室温低,机械不完全燃烧损失(Q4)和排烟热损失(Q2)相对加大,势必降低锅炉热效率。<br/>2、烟尘污染环境严重<br/>近几年我国工业锅炉排放烟尘污染环境的现象有了明显的改善,但是没有根本解决,烟尘污染环境的状况比较严重,烟尘污染环境的主要表现在以下几个方面。<br/>苯并芘、一氧化碳、烟雾、光化学烟雾、飘尘、温室效应等都是锅炉不完全燃烧的产物造成的。<br/>3、锅炉出力不足,增减负荷迟缓<br/>链条和往复锅炉出力不足,增减负荷慢的问题比较普遍。十吨以上的锅炉的使用出力平均在0.8左右,十吨以下的锅炉平均出力为0.7左右。使用出力的的概念是指锅炉在炉排尾部跑红火炉膛产生正压和不能确保工艺所需要的气压工况下的锅炉出力。锅炉正常运行时炉排尾部应当有灰渣段,炉膛内是负压并确保生产工艺所需气压。如果要求锅炉达到正常运行要求,实际运行出力还要低二十个白分点,工业锅炉出力不足的原因尽管是多方面的但都与燃烧有关,有时燃烧是制约锅炉出力的主要因素。这是因为煤燃烧不完全,发挥不出应有的热量,热能不足自然锅炉产气量。锅炉增负荷慢与煤的调节有关,锅炉减负荷慢是层燃燃烧的特点。<br/>4、燃烧设备故障多,安全可靠性差<br/>层燃设备通常是指加煤斗、煤闸、炉排、炉排侧密封件、炉排风室、老鹰铁、炉拱等构件。抛煤层燃设备还包括给煤机和抛煤机构。。这些部件由于接触高温容易被烧毁或发生故障。经常被烧毁引起事故的是煤闸、炉排、炉排侧密封件、老鹰铁等。运行中炉排故障最多,经常发生的故障有链条炉排因部件烧毁被卡而停止运转,炉排片段裂脱离正常位置。大量煤流入炉排内把炉排前端顶起来,造成比较大的事故。燃烧设备故障降低了锅炉安全运行的可靠性。<br/>造成以上事故的原因有以下<br/>1煤质差、煤种杂、锅炉难适应;<br/>2给煤方式问题降低了燃烧效率,问题一,煤仓内颗粒不均匀导致炉排上煤层颗粒分布也不均匀,而影响燃烧。问题二,煤层密实通风不良煤缺氧燃烧。<br/>3炉膛结构影响悬浮可燃物燃烧。<br/>4燃烧设备制造质量差<br/>5锅炉配套设备性能落后质量差<br/>6工业锅炉管理滑坡<br/>&nbsp;<br/>&nbsp;二、固体燃料燃烧分析<br/>&nbsp;<br/>1.燃料燃烧的燃烧过程<br/>固体燃料在空气中的燃烧属多相扩散燃烧,燃烧机理不仅复杂而且有的尚无定论。固体矿物燃料煤炭的燃烧过程,首先是燃料干燥使水分益处,然后有机质开始热分解,在热分解过程中分解出可燃气体(成为挥发物),最后剩下的基本上是碳和灰分所组成的固体残物,称原焦碳,挥发物和焦碳在适量氧气的配合下燃烧,最后形成二氧化碳等气体和固体的灰渣。气相的挥发物和固相的焦碳在燃烧中释放热量。固体燃料的燃烧看起来似乎很简单但要使可燃物完全燃烧又不产生有还物质却是相当难办的。煤的燃烧基本上是气相态的燃料和固相态的两种燃料的燃烧。这两种相态燃料的燃烧有时基本上是各自独立进行的,有时两种相态燃料燃烧是混合进行的。各相态燃料都有它自己的燃烧规律和特点以及相适应的燃烧方式。因此要使不同相态的燃料在混合燃烧过程中,彼此不因燃烧规律不同的特点而影响两者燃烧及造成不良后果,便是锅炉改造的难点所在。<br/>2可燃气体燃烧和热裂解反应<br/>固体燃料,煤炭在加热和燃烧过程中产生的可燃气体主要有两部分,一是挥发物、二是一氧化碳等气体,其成分为碳氢化合物(烃之类)如(甲烷、氢)。烃的热化学反应是链式反应,烃依其条件和反映规律一步一步的减短碳原子链,最后生成乙烷,乙烷再生成甲醛甲醛直接燃烧或进行分解都比较容易。<br/>HCHO&nbsp;&nbsp;+&nbsp;&nbsp;O2=CO2&nbsp;&nbsp;&nbsp;+H2O&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;HCHO&nbsp;=&nbsp;&nbsp;CO&nbsp;&nbsp;+&nbsp;&nbsp;H2<br/>一般来说,可燃气体比较容易燃烧,燃烧的也比较完全,但是,当烃进行热反应时,反应条件会遇到破坏,如供氧不足或产生中间产物时将发生热裂解反应。烃一旦发生热裂解反应导致部分碳化合物不完全燃烧,释放出热能,而且还会产生碳黑和有毒物,碳黑俗称烟苔烟囱冒出的滚滚黑烟中就有大量的碳黑。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;烷烃的热裂解反应不外乎脱氢反应和断链反应<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;脱氢反应:&nbsp;&nbsp;CNH2N+2&nbsp;&nbsp;=CNH2N&nbsp;&nbsp;+H2<br/>断链反应:&nbsp;&nbsp;CM+NH2(M+N)+2&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;=CNH2N&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;+CMH2M&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;+2C<br/>以乙烷热裂解包含一系列脱氢反应:&nbsp;&nbsp;&nbsp;乙烯还可以进一步反应:<br/>&nbsp;&nbsp;C2H6&nbsp;&nbsp;=C2H4&nbsp;&nbsp;+H2&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;;&nbsp;C2H4&nbsp;&nbsp;=C2H2&nbsp;&nbsp;&nbsp;+H2&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;,C2H2=&nbsp;&nbsp;H2&nbsp;+2C<br/>&nbsp;&nbsp;C2H6&nbsp;&nbsp;=2C&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;+3H2&nbsp;&nbsp;&nbsp;;&nbsp;3C2H4&nbsp;=C6H6&nbsp;&nbsp;&nbsp;+3H2&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;,C6H6脱氢多环芳烃(致癌物质)碳碳黑<br/>烃发生热裂解反应与许多因素有关,如与烃的种类和反应条件有关,烃的含碳量与含氢量之比既C/H越大析碳越多。在含碳量相同的情况下,不饱和烃比饱和烃容易发生析碳反应;重烃比轻烃析碳严重。不同种类的烃热裂解时的析碳速度也不一样。甲烷在反应空间停留时间超过0.5秒时就会严重析碳。在燃烧中氧化反应温度置关重要,不同的烃有不同的反应温度当温度变化影响反应时,将发生热裂解析出碳黑。析碳反应是烃热裂解反应过程中的二次反应时产生的。且以一次反应时产生足够数量的中间产物为前提,为防止发生热裂解反应多相燃烧的固体燃料尤其是煤,本身成分很复杂,氧化反应又更复杂,现有燃烧设备尤其是层燃设备,还不能有效的控制热裂解反应,因此煤的烟气中或多或少的含有碳黑和未完全燃尽的碳氢化合物。<br/>燃烧生成的致癌物质苯并芘:苯并芘的种类很多通常以三四苯并芘为代表。苯并芘是强烈的致癌物,它是燃料中碳氢化合物不完全燃烧发生热裂解的产物,如乙烯发生热裂解反应时产生的多芳环烃就是致癌物质,以芳环烃为起点苯并芘的生成将会得到加强。各种燃料在不完全燃烧时都可能热裂解产生致癌物质。特别是煤生成量67-136毫克/千克。锅炉压火封炉和挥发物得不到完全燃烧很容易发生热裂解反应,这不仅要在燃烧设备的设计和制作上采取措施,操作和燃烧调整也至关重要,如在煤的燃烧过程中配风适当,保持较高的火焰温度,可燃气体便能迅速燃烧。<br/>燃烧与氮氧化和物:燃料燃烧过程中产生的氮氧化和物(NOX)来自两个方面;一是燃料中氮的有机化合物,该化合物在氧化反应(燃烧)时生成的一氧化氮(NO)称为“燃料-NO”二是燃料在空气中燃烧过程中,空气中的氮在高温下氧化反应生成的一氧化氮(NO)称为“热力-&nbsp;NO”&nbsp;氮氧化和物是一种毒性很强的有毒物质,其在特定条件下还能发生光化学反应生成“光化学烟雾”其毒性比氮氧化和物更强烈。<br/>&nbsp;“燃料-NO”:的形成尚未透彻了解,但实验证明燃料的氮在氧化环境中很容易形成一氧化氮,而在还原环境中则转变为无毒的氮分子。因此在燃料的燃烧中要充分利用这一特点解决“燃料-NO”的生成。在煤的燃烧过程中首先将煤在高温少氧的工况下进行热分解,然后使从煤中分解出来的有机氮转化为分子氮(N2)由于大量的有机氮以被转化为无毒的氮分子,因此大大的减少了“燃料-NO”的生成。增加燃料与空气(氧量)的比例可以使燃料里更多的氮转化为分子氮(N2)提高燃料的燃烧温度也可以使燃料里更多的氮转化为分子氮。<br/>&nbsp;“热力-&nbsp;NO”:形成的机理相当的复杂一般认为可按链锁反应进行<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;O2==2O(链的形成与中断)&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;1)<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;T》1538度&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;N2+O==NO+N(链的发展)&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2)<br/>T》816&nbsp;度&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;O2+N==&nbsp;NO+O(链的发展)&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;3)<br/>反应1)是在高温炉膛内空气中氧分子被离解成自由离子的过程。正是有了氧的自由离子才有形成NO的条件,其过程只是链锁反应的开始。所产生的氧原子在高温下(大于1538度)与空气中的氮反应生成NO同时释放出氮原子,所释放出来的氮原子又与空气中的氧生成NO。由此可见,反应2)、3)所生成的NO仅与空气中的氮氧浓度有关,而与燃料的组成无关,热力-&nbsp;NO的生成量为:&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;(ON)==∫roo&nbsp;&nbsp;Ae-E/RT(《N2》《O2》DI)1/2<br/>&nbsp;r0:N2在燃烧区停留的时间&nbsp;、&nbsp;&nbsp;E:活化能&nbsp;、&nbsp;R:气体常数&nbsp;、&nbsp;&nbsp;T:绝对温度<br/>&nbsp;从上式看出热力-&nbsp;NO的产生量与反应区的温度,氮氧浓度,和氮在反应区的停留时间成正比,其中温度影响最为显著,如果温度相当低,自由基的原子数量又不多,则热力-&nbsp;NO的生成就会被抑制。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;综上所述抑制“燃料-NO”的最好办法是烧不含氮或少含氮的燃料。目前我国很难做到。抑制“热力-&nbsp;NO”的措施是降低燃烧区的温度和氧的浓度,如果降得太又会势必影响燃料完全燃烧,因此这是一相非常困难的燃烧技术。<br/>可燃气体的燃烧特点:可燃气体与空气(氧)混合后燃烧,并不是仅仅两者发生氧化(燃烧)反应、而与诸多因素有关,混合可燃气体当导温系数(或扩散系数)、燃烧温度、(热值)和化学反应速度的增大,都会加速火焰的燃烧速度、燃烧结构也影响燃烧速度,如炔烃类》烯廷类》烷烃类的燃烧速度。燃料以不同的比例和氧化剂(空气)混合,火焰燃烧速度差异较大。大多数可燃混合气的最大燃烧速度均对应于按其化学量比计算的混合气组成,即A=1。但以空气作为氧化剂的可燃气体就不一样。他们的最大火焰燃烧速度却在较化学当量比略富裕的一侧即A略小于一。实验表明一般碳氢燃料的最大火焰燃烧速度都在A=0.96左右处,切A该值不随压力与温度改变。可燃混合气体受压力的影响比较明显。增加压力一般都能提高燃烧强度,加速火焰燃烧速度,缩小燃烧设备体积,这是因为火焰燃烧速度与化学反应速度有关,而压力的改变会影响化学反应速度的大小。因而必然影响火焰燃烧速度。这一点在工程应用和燃烧调整操作上有重要的实质意义。提高混合气体的初温度可以大大促进化学反应速度,加速火焰燃烧速度。这一点在工程上有实际意义。可燃混合气体中的搀杂物(不燃烧物)对燃烧能造成不利的影响。如减小火焰燃烧速度。氮、二氧化碳对火焰燃烧速度的影响如下。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;SL1==SL(1—0.01《N2》—0.012《CO2》)式中SL1、SL分别表示含有不可燃气体,与不含不可燃气体时的火焰燃烧速度。《N2》和《CO2》则分别表示含有该气体体积的百分含量。注意过量的氧化剂或燃料在混合气体中对火焰燃烧速度的影响与不可燃气体的作用相似。可燃混合气体中搀杂的水蒸气或灰尘也会影响火焰的燃烧速度。现在大部分锅炉设备都是层燃设备一般不烧气体燃烧,不大重视可燃气体的燃烧。但是烧煤层燃中是存在可燃气体燃烧的,因此忽视了这一点层燃炉中可燃气体燃烧的不理想,引起冒黑烟、烟气中含有大量有毒物质。<br/>固体碳粒的燃烧:其燃烧过程是一个非常复杂的过程。碳的燃烧是氧化反应其方程式是:<br/>1)2C+O2=2CO&nbsp;&nbsp;、2)C+O2=CO2&nbsp;&nbsp;&nbsp;、3)2CO+O2=2CO2&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;、4)CO2+C=2CO&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<br/>有水分参与反应时:<br/>1)C+H2O=CO+H2、2)CO+H2O=CO2+H2、3)C+2H2O=CO2+2H2、4)2H2+2O2=2H2O&nbsp;<br/>从以上各式看出除氢燃烧生成水外同样的气体产物CO和CO2但是实际燃烧中不是纯碳而是焦碳,焦碳燃烧后还生成灰渣(包括其他矿物质)这样一来碳的燃烧变得更加复杂了。碳最基本的燃烧过程是碳与氧化剂的化学反应。因此首先要使氧化剂(空气中的氧气)到达碳表面。使氧化剂到达碳表面主要依靠对流扩散。氧气到达碳表面并被吸附发生氧化反应,(即引燃着火)氧化反应(燃烧)逐步扩大并生成-CO和CO2。碳的燃烧本来就是两相物理化学变化的过程。当生成&nbsp;CO和CO2时,两者又参与到化学反应当中去,多相燃烧被加强了,燃烧也变得更复杂了。氧化反应生成物有一部分被吸附或参入到多相燃烧中去还有一部分脱离了燃烧面或不参与化学反应,这部分不参加反应的生成物即我们普通说的烟气(CO2、CO、H2O)。研究燃烧时应充分重视以上燃烧特点。因势利导能避免避免,能利用利用。有实际意义的是碳燃烧过程中的燃烧效率和燃烧热强度,通常采用通过测量氧气消耗量和燃烧产物来了解和掌握。实际操作中要测量燃烧产物的成分及数量和切实的炉渣和飞灰的含碳量。<br/>强化固体碳燃烧的途径:碳与氧的化合反应过程是碳燃烧的基本过程,称为初级反应或一次反应,而一氧化碳燃烧和二氧化碳的还原过程则称为次级反应或二次反应。同相态物质的化学反应称为单相反应或容积反应。异相态的物质的化学反应称为多相反应或表面反应。固体碳和氧的氧化(燃烧)反应输多相反应过程,实为两相燃烧范围。固体碳的氧化反应最基本的是碳反应面上的化学反应工况和氧扩散导入反映面的工况。两相燃烧的速度就取决于碳反应面上的化学反应速度和空气(氧)进入碳反应面的扩散速度。<br/>燃烧化学反应速度与燃料的性质及物理条件如反映面上的气体浓度与温度等有关,尤其与温度的关系更为密切。如果在碳粒两相燃烧时不考虑次级反应的存在。<br/>反应名称 动力燃烧工况 扩散燃烧工况<br/>反应条件 低温时,消耗的氧气量占扩散量的<br/>很少一部分 温度较高时,化学反应速度大于氧气<br/>扩散速度,有补给不上氧的可能<br/>影响因素 与氧进入速度,碳粒的大小无关。<br/>燃烧速度由化学反应速度决定 受温度影响很小,燃烧速度受气流速度<br/>和碳粒子大小的影响很显著<br/>相互影响 燃烧速度和温度成指数系数关系 燃烧速度与燃烧性质和温度几乎无关<br/>次级反应的影响:次级反应对碳粒燃烧速度有一定的影响,碳粒表面所形成的二氧化碳是很不稳定的当温度升高到(一般1200-1300度)时刚生成的二氧化碳分子就于灼热的碳分子结合,生成两个一氧化碳分子。温度越高反应越激烈,但这个吸热反应对碳能起到冷却作用。对燃烧速度有一定影响但是不大。还原产生的一氧化碳和燃烧初期产生的一氧化碳,如果反应空间内温度较低(低于它的着火温度)它可以向周围的扩散出去;如果温度较高的话,它可以在碳表面或周围与氧气产生化学反应,重新生产二氧化碳放出热量。这个放热反应在某种程度上补偿了上述吸热反应所引起的吸热损失。但是一氧化碳与氧反应所需要的氧是从周围氧气流中摄取的,因此他必然减少碳周围气体中氧的浓度,阻碍氧气向碳粒表面扩散,甚至氧气不能直接接触到碳表面,这种情况在过度区,特别是在扩散燃烧区中对碳燃烧的影响由为严重。对碳粒燃烧不起作用。的一氧化碳分布在碳粒的周围,增加了氧气到达碳粒燃烧表面气体层的阻力。以上种种都表明伴同碳燃烧过程一起发生的一氧化碳气象燃烧反应,阻碍整个反应进程,抑制碳粒燃烧速度。所以要强化碳粒燃烧提高碳燃烧速度,就要改善碳粒表面附近的气体交换条件和环境,即改善气体在碳表面的扩散工况,具体的说就是解决碳粒周围二氧化碳还原反应和一氧化碳与氧的反应问题。<br/>以上分析指出纯碳粒的燃烧,固体矿物燃料煤的燃烧过程可以归结为碳的燃烧,但煤的燃烧过程与碳的燃烧是有区别的。其主要区别在于天然煤粒的燃烧过程中有挥发物的产生和燃烧,还有灰分,水分的等第因素的影响,因而煤的燃烧过程更为复杂。<br/>挥发物是在煤着火和燃烧以后从煤分解出来的,并与煤周围的氧作用着火燃烧,形成光亮的火焰,无挥发物的燃烧阻隔了氧气扩散到煤焦表面,防碍了煤焦的燃烧。但是挥发物的燃烧却加热了煤焦,为煤焦的燃烧作了热力准备或煤焦燃烧,灼热的煤焦也有利于挥发物的析出和燃烧,所以挥发物的燃烧在煤煤燃烧的发展过程中具有双重影响,挥发物的燃烧对煤煤燃烧过程中的抑制作用,必然也制约煤粒的燃烧速度,例如:煤粒的燃烧速度要比半焦的燃烧速度低,燃烧速度受抑制的区段长短是和挥发物产量,温度,气流速度等因素有关。例如挥发物的产量强烈的影响这着火温度。为了强化煤的燃烧和提高煤的燃烧速度,就要有条件地克服挥发物的抑制作用。如挥发物从析出后应尽快的离开煤燃烧表面或干脆就把挥发物提出来不参与煤焦的燃烧。<br/>煤粒燃烧生成的灰分显而易见对燃烧是十分不利的,灰壳层厚度的增加导致燃烧速度随之减慢,实验表明对无烟煤和高灰煤,当煤层厚度不大时(约0.3-0.5毫米)灰层对燃烧速度影响甚微。当然灰层很厚甚而在煤粒周围结成熔融状态的渣,势必影响煤粒燃烧。解决这个问题的方法是搭配煤种,解决结渣。使其不结渣或减轻结渣。燃用高灰分煤种的经验,高灰分煤燃烧不完全,热损失大的原因主要不在于其灰覆盖的影响,而在于其燃烧温度太底,反应速度比较慢,因此烧高灰分煤时应当提高燃烧温度,加速氧化反应。水是不参与燃烧的煤中水分只能在燃烧过程中消耗热量因此不要向煤中加入水。并且煤的颗粒直径英国规定15-25毫米。我国没有严格的规定但是不宜大于30毫米。<br/>三、理想燃烧及其途径<br/>通过以上分析,煤的燃烧属于多相燃烧范围其燃烧过程中析出挥发物,挥发物的燃烧对煤焦的燃烧起到制约作用。使固体碳的过程复杂化,困难化,固体燃料氧化(燃烧)反映过程中的次级反映既一氧化碳和二氧化碳的产生以及一氧化碳的氧化反应和二氧化碳的还原反应,都不利固体碳和天然矿物质的燃烧。因此锅炉的燃烧只有达到理想燃烧才能合理利用能源,达到无污染燃烧。理想燃烧顾名思义就是:固体燃料如煤或木柴能够达到完全燃烧或接近完全燃烧,燃烧产物烟气排放到大气中的有害物质对人体构不成危害,即排放到大气中的苯并芘、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物达到《国家环境大气环境卫生标准》的要求。当大气中的上述有害物质的浓度能够符合这个标准的要求时,这些有害物质对人体够不成危害。因此达到这个条件的燃烧称为无污染燃烧。建立无污染燃烧这个概念可以给我们一个概念,不要老认为环境污染是无致敬的无法治理的。只要合理的对燃烧设备进行改造和优化可以达到或接近无污染燃烧。通过以上分析可以通过下述途径实现理想燃烧:<br/>1、变现有锅炉的多相燃烧为分相燃烧。使固体燃料在同一锅炉内分解成气相态的燃烧和固相态的燃烧,并使其按照各自的燃烧特点和相适应的燃烧方式,在同一个燃烧室内有联系的,互为依托的,相互促进燃烧达到完全的燃烧或接近完全燃烧的目的。这里指的分相不是指通过汽化炉分离后再将两者放在同一炉内燃烧,而是指固体燃料的干燥,干馏,汽化,以及由此产生的气相燃料和固相燃料态的煤焦,在同一炉内同时燃烧。所以分相燃烧设备不同于煤气发生炉和炼焦炉。<br/>2、低过氧燃烧和欠氧燃烧。固体燃料尤其是煤在燃烧过程中要保持一定的过剩空气量(过剩空气系数(a)一般大1.5)这种燃烧叫浓氧燃烧。在分相燃烧中根据燃烧性质和燃烧处所不同可以采取低过氧燃烧a小于1.25和欠氧燃烧&nbsp;a小于1,其目的是控制和减少氮和硫氧化物的生成。&nbsp;<br/>3、创造良好的燃烧设备。<br/>4、合理的操控燃烧设备。<br/>四、运动炉排层燃问题剖析<br/>我国工业锅炉大多采用链条炉排。链条炉排突出的优点是冷却好,运行比较可靠。也存在不少缺点:除结构比较复杂外,在燃烧方面存在的问题比较多,如煤燃烧不完全导致锅炉出力不足,炉渣含碳量高.</p>
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