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煤粉燃燒與電廠發電效率
煤、石油、天然氣均為火電廠的燃燒,然而燃煤電廠由于煤粉的燃燒導致環境污染是*為嚴重的,當今如何減少污染物排放及節能降耗是火電廠面臨的兩項重大而艱巨的任務。而這兩項工作均與燃煤密切相關,均與提高燃煤質量相聯系。因此,對煤粉燃燒與電廠環境保護的關系的了解,理應成為煤質檢測人員應該掌握的基礎知識內容,故本書將分兩節分別加以闡述。
一、煤粉燃燒
1、煤的燃燒條件
煤的燃燒必須滿足三個條件:要有充足的氧氣;氧要與煤粉充分接觸與混合;要保持在一定溫度以上。
(1)煤的燃燒反應
本章已經指出,從工業分析角度來看,揮發分與固定碳是煤中可燃組分;從元素分析角度來看,煤中碳、氫、氮、硫五元素為組成煤可燃組分的主要元素,煤燃燒實際上能產出熱量的為碳、氫、硫三元素,其中碳、氫為主要熱源,而硫燃燒產生的熱量甚微。
①碳的燃燒
碳在充足空氣中完全燃燒產生二氧化碳,1g碳完全燃燒所產生34040J的熱量;而在空氣不足的條件下,碳不能完全燃燒而生成一氧化碳,每克碳此時僅能產生9910J的熱量;一氧化碳也是一種可燃性氣體,在充足的空氣條件下,還可能燃燒生成二氧化碳,同時放出24130J的熱量。
②氫的燃燒
氫是僅次于碳的主要熱源。煤中氫有兩種存在形態,一是構成礦物質及水中的氫,它是不能參加燃燒的;另一種是與碳元素構成的有機組分,每克這樣的氫完全燃燒時,可放出143000J的熱量,約相當于同量碳放出熱量的4倍。
③硫的燃燒
煤中硫有可燃硫與不可燃硫之分,煤中可燃硫燃燒生成二氧化硫,放出熱量,同時伴有極少量三氧化硫產生。
2、煤燃燒所需空氣量
燃燒反應中需要的氧一般都直接取自空氣,通過供風也是供空氣以達到供氧的要求。
煤燃燒時所需空氣量通常是指1Kg,煤完全燃燒時所需空氣量,它該等于1Kg煤中的可燃成分Car、Har、及Sar完全燃燒時所需空氣量之和。
3、燃燒的過?諝庀禂
從熱能經濟觀點來看,供給燃料燃燒的空氣量是十分重要的,但是利用現有燃燒設備與技術,只是用理論空氣量使煤完全燃燒是不可能。如果不供給超過理論空氣量的一定量空氣,就不可能燃燒完全,致使效率降低。
4、燃粉完全燃燒的其他條件
電廠鍋爐所用煤粉顆粒很細,其粒徑一般在5∽1000μm范圍內,通常粒徑小于90μm者占80%以上,其中絕大部分粒徑為20∽60μm。
5、煤粉的燃燒過程
煤粉在爐內燃燒過程大體經歷如下幾個階段。各個階段并不能明確區分,而是交義進行并完成的。
(1)水的蒸發,這時的熱量幾乎都用在水分的蒸發而被消耗。隨著煤中水分蒸發,表面溫度繼續上升,當升到某一溫度時,揮發分開始逸出,在此過程中系統是吸熱的。
(2)揮發分是煤中*易燃燒的成分,各種煤的揮發分可在130∽400℃內先后逸出,首先與其附近的氧進行反應而燃燒。揮發分的燃燒,即可燃氣體的燃燒。由揮發分構成的火焰在燃燒室內燃燒,稱為空間燃燒。
(3)固定碳燃燒階段
揮發分完全逸出后,殘留的碳也就是固定碳和自表面滲透進來的氧進行反應而燃燒,放出大量的熱量,這種燃燒稱為余燼燃燒,高灰分、結渣性的煤,由于氧難以從表面進入,故燃燒時間要延長到燃燒終了為止。
(4)燃盡階段
余燼燃燒完成后留下來的就是殘存的灰渣,通常其中多少含有一些未能燃燒的固定碳,這是鍋爐的熱損失。
6、鍋爐的熱平衡與燃燒效率
(1)鍋爐的熱平衡
(2)鍋爐熱效率
(3)鍋爐的燃燒效率
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原創作者:鶴壁市新天科煤質儀器有限公司