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煤粉燃烧与电厂发电效率

煤、石油、天然气均为火电厂的燃烧,然而燃煤电厂由于煤粉的燃烧导致环境污染是最为严重的,当今如何减少污染物排放及节能降耗是火电厂面临的两项重大而艰巨的任务。而这两项工作均与燃煤密切相关,均与提高燃煤质量相联系。因此,对煤粉燃烧与电厂环境保护的关系的了解,理应成为煤质检测人员应该掌握的基础知识内容,故本书将分两节分别加以阐述。
一、煤粉燃烧
1、煤的燃烧条件
煤的燃烧必须满足三个条件:要有充足的氧气;氧要与煤粉充分接触与混合;要保持在一定温度以上。
(1)煤的燃烧反应
本章已经指出,从工业分析角度来看,挥发分与固定碳是煤中可燃组分;从元素分析角度来看,煤中碳、氢、氮、硫五元素为组成煤可燃组分的主要元素,煤燃烧实际上能产出热量的为碳、氢、硫三元素,其中碳、氢为主要热源,而硫燃烧产生的热量甚微。
①碳的燃烧
碳在充足空气中完全燃烧产生二氧化碳,1g碳完全燃烧所产生34040J的热量;而在空气不足的条件下,碳不能完全燃烧而生成一氧化碳,每克碳此时仅能产生9910J的热量;一氧化碳也是一种可燃性气体,在充足的空气条件下,还可能燃烧生成二氧化碳,同时放出24130J的热量。
②氢的燃烧
氢是仅次于碳的主要热源之一。煤中氢有两种存在形态,一是构成矿物质及水中的氢,它是不能参加燃烧的;另一种是与碳元素构成的有机组分,每克这样的氢完全燃烧时,可放出143000J的热量,约相当于同量碳放出热量的4倍。
③硫的燃烧
煤中硫有可燃硫与不可燃硫之分,煤中可燃硫燃烧生成二氧化硫,放出热量,同时伴有极少量三氧化硫产生。
2、煤燃烧所需空气量
燃烧反应中需要的氧一般都直接取自空气,通过供风也是供空气以达到供氧的要求。
煤燃烧时所需空气量通常是指1Kg,煤完全燃烧时所需空气量,它该等于1Kg煤中的可燃成分Car、Har、及Sar完全燃烧时所需空气量之和。
3、燃烧的过剩空气系数
从热能经济观点来看,供给燃料燃烧的空气量是十分重要的,但是利用现有燃烧设备与技术,只是用理论空气量使煤完全燃烧是不可能。如果不供给超过理论空气量的一定量空气,就不可能燃烧完全,致使效率降低。
4、燃粉完全燃烧的其他条件
电厂锅炉所用煤粉颗粒很细,其粒径一般在5∽1000μm范围内,通常粒径小于90μm者占80%以上,其中绝大部分粒径为20∽60μm。
5、煤粉的燃烧过程
煤粉在炉内燃烧过程大体经历如下几个阶段。各个阶段并不能明确区分,而是交义进行并完成的。
(1)水的蒸发,这时的热量几乎都用在水分的蒸发而被消耗。随着煤中水分蒸发,表面温度继续上升,当升到某一温度时,挥发分开始逸出,在此过程中系统是吸热的。
(2)挥发分是煤中最易燃烧的成分,各种煤的挥发分可在130∽400℃内先后逸出,首先与其附近的氧进行反应而燃烧。挥发分的燃烧,即可燃气体的燃烧。由挥发分构成的火焰在燃烧室内燃烧,称为空间燃烧。
(3)固定碳燃烧阶段
挥发分完全逸出后,残留的碳也就是固定碳和自表面渗透进来的氧进行反应而燃烧,放出大量的热量,这种燃烧称为余烬燃烧,高灰分、结渣性的煤,由于氧难以从表面进入,故燃烧时间要延长到燃烧终了为止。
(4)燃尽阶段
余烬燃烧完成后留下来的就是残存的灰渣,通常其中多少含有一些未能燃烧的固定碳,这是锅炉的热损失之一。
6、锅炉的热平衡与燃烧效率
(1)锅炉的热平衡
(2)锅炉热效率
(3)锅炉的燃烧效率
发布时间:2017/11/13 阅读:476次 来源:
 




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