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影響煤粉壓球機型煤在工業鍋爐燃燒的因素分析

發布時間:2018-05-09 08:18| 瀏覽: |來源: 新聞中心

     粉煤加工成煤粉壓球機型煤用于鍋爐燃燒,同燃用散煤相比,一般可節煤8%-20% ,煙塵減少60%,減少25% ,苯并芘減少50% 以上,so2排放量減少 40-60%,具有顯著的節能、環保效益。雖然煤粉壓球機型煤技術在中國潔凈煤技術中占有重要的地位,但在實際推廣應用過程中受眾多因素的制約,其中煤粉壓球機型煤在工業鍋爐中的燃燒性能直接限制了工業煤粉壓球機型煤的發展。
      對煤粉壓球機型煤在工業鍋爐燃燒情況進行了細致研究,闡述了煤粉壓球機型煤的煤質、煤粉壓球機型煤粒度大小、添加劑和燃燒條件等因素對煤粉壓球機型煤在鏈條鍋爐燃燒的影響。工業鏈條鍋爐爐排上的煤層以恒定速度隨爐排向后平移,經歷了預熱干燥、揮發分析出與燃燒、焦炭燃燒和灰渣燃盡各階段,而且爐排上的燃料層存在燃燒等溫線。鏈條爐排上的燃料層內燃燒分區示意中 相當于開始析出揮發分溫度(200-400℃ )的等溫線, O2K相當于揮發分放出結束的溫度或析出純焦炭的溫度(1100℃ )的等溫線,在這 2條等溫線中的其一等溫線即為著火線,如o3b ,這就意味著煤自煤閘板后o 點進入爐內,需移動到o3 點,才看到火焰。 o1o3線過小,易燒壞煤閘板,過大時著火過遲,煤不易燃盡。
    煤炭的著火延遲時間
在鏈條爐內煤層從煤閘板開始吸收輻射熱流至煤層表面著火所經歷的時間,稱為著火延遲時間它與煤質、輻射熱流量、輻射源溫度、通風量等因素有關。表示幾種煤層的著火延遲時間與爐溫的關系。試驗表明,煤層著火取決于輻射源溫度,在低溫時著火延遲時間長,高溫時短。且煤粉壓球機型煤的著火延遲時間長于相同揮發分的散煤,高揮發分煤粉壓球機型煤的著火延遲時間與散煤接近。低溫時兩者差別大,隨著爐溫的升高,差別減小;高溫時,差別消失。
     煤層表面著火是從煤析出揮發分的著火開始的,以后沿著o3b 線逐漸從煤層表面向深處擴展,這種擴展的快慢可以用煤層著火線向下擴展速度來衡量。擴展速度愈快,煤層的穩定著火就愈有保證。對于以高揮發分的煤為原料生產的煤粉壓球機型煤(如氣煤),揮發分大,開始析出揮發分的溫度低(210℃左右),而且析出速度快,著火延遲時間短,易著火; o1o3小,易燒壞煤閘。著火線向下擴展速度快,如沒有充足的氧氣,揮發分很難保證燃燒完全。這樣燃燒低變質程度的煤粉壓球機型煤,若風量、爐排速度調整不好,爐溫低,就會冒黑煙或黃煙,造成環境污染。對于高變質程度的煤,如貧煤,揮發分小,開始析出揮發分的溫度高(350℃ 左右),難著火, o1o3線大,在壓制成型后,著火延遲時間進一步加大,極易產生拉火、斷火現象,不利于鏈條爐的燃燒,同時o2k 線平而淺,燃盡率低。所以,在生產工業煤粉壓球機型煤時,必須認真調整煤粉壓球機型煤原料的揮發分,使其著火延遲時間曲線落在a線和b線之間,這樣才能保證煤粉壓球機型煤在工業鏈條爐中既容易著火、接火,燃盡率高,又不污染環境。黏結性對煤燃燒程度的影響主要表現在:當黏結性很弱時,焦渣呈粉末狀,充填空隙阻礙空氣流動,使燃燒惡化,且不利于降塵;當黏結性很強時造成熔融,使煤灰和焦渣黏結成塊,底灰的含碳量增加;中等變質程度煙煤的煤粉壓球機型煤揮發分適中,有利燃燒。但其黏結性不能太高,不然易結焦而影響燃燒,必須打,環境污染較嚴重。總之,煤粉壓球機型煤的黏結性要保證在一個較合適的水平。同樣,煤的灰熔點也要符合鍋爐設計要求。灰熔點低,燃燒時容易出現結渣現象,灰渣會包裹未燃盡碳,增加低灰中碳的損失。灰熔點過高,爐灰呈粉末狀,渣塊小,透氣性差,會增加底灰中碳的損失。所以,生產煤粉壓球機型煤往往需要利用配煤技術,將若干種不同種類、不同性質的煤,按照一定比例摻配加工得到對鍋爐燃燒狀況最佳的燃料煤。通過控制揮發分、熱值、焦渣特征、灰熔點等指標,不但有效地解決接火、燃燒、燃盡問題,而且還可以保證揮發分完全燃燒,減少黑煙產生。各種工業鏈條鍋爐對燃料煤都有一定的粒度要求。燃煤的粒度組成對層狀燃燒是非常重要的影響因素,粒度過大或過小,均會造成熱效率降低和污染加重。合理的粒度,可以保證燃料煤的燃燒充分,減少機械不完全燃燒的碳損失。所以,在固定燃燒時間內,保證煤粉壓球機型煤充分燃燒的前提就是控制型煤粒度的上限。經過實驗,控制鏈條鍋爐的煤粉壓球機型煤粒度在 以下范圍內,不論是燃盡率,還是煙塵排放量都是比較理想的。現有工業煤粉壓球機型煤基本屬于通用性工業煤粉壓球機型煤,并不是按照層燃鍋爐要求開發的專用煤粉壓球機型煤,顆粒大、表面光、強度高、密實而均一的特征,導致工業煤粉壓球機型煤在鏈條爐燃燒時,往往出現著火推遲、燃燒緩慢、燃盡率低,燃燒時常有斷火現象。為了提高鏈條爐燃燒煤粉壓球機型煤的效果,在生產煤粉壓球機型煤過程中,調節原料煤的熱膨脹性,利用幾種熱膨脹性不同的煤,以適當的配比混合,再在適當的壓力下壓成煤粉壓球機型煤,使這種煤粉壓球機型煤在燃燒時能定向開裂,出現花卉狀的熱變形,從而利于氧和燃燒產物的擴散,加強傳熱和傳質,使煤粉壓球機型煤得到充分燃燒。
    工業煤粉壓球機型煤的形狀一般為橢圓狀、圓柱狀。這種形狀的煤粉壓球機型煤進入爐床后,由于上、下表面受熱不均勻,使煤粉壓球機型煤預應力的釋放上下表面不一致。因此,煤粉壓球機型煤上表面出現花卉狀的裂縫,這種熱變形增加了燃燒面積,縮短了燃料的放熱時間,這對于提高鍋爐熱效率有利。為了促進煤粉壓球機型煤在鏈條鍋爐中燃燒,保證鍋爐出力,減少煙塵的排放量,提高煤粉壓球機型煤的燃盡率,需加入一定量的添加劑
。添加劑是由氧化劑和催化劑為主要成分的一種助燃劑,能使煤炭降低著火溫度,提高燃燒溫度,促進燃燒,提高燃盡率。氧化劑有助于提供燃燒在預熱段、燃燒段和燃盡段所必須的活性氧,促進煤在燃燒過程中釋放的可燃的揮發分和炭粒的燃燒。選用多種氧化劑,氧化劑的起始分解溫度不同(180-900℃ ),因而保證了燃燒過程的活性氧的補充。使煤炭燃燒充分,減少煙塵的產生。催化劑中的錳、鉀、銅、鐵等金屬化合物在煤炭燃燒時起催化作用,能催化煤炭中長鏈脂肪族烷c—c鍵的斷裂分解,從而降低了著火溫度;同時促進煤炭中碳與氧的氧化反應,提高燃盡率。一些金屬鹽類或金屬氧化物,能在一定程度上減小煤的熱容,增加熱傳導,有利于提高燃燒強度。此
外,在添加劑中加入鈣基固硫劑,以減少二氧化硫的排放量。試驗研究出一種煤粉壓球機型煤復合添加劑,經對比試驗表明,在煤粉壓球機型煤中添加0.4%的復合添加劑,煤粉壓球機型煤著火溫度降低了45℃ ,爐膛溫度提高了200℃ ,火焰高度明顯增加。煙塵排放量下降了50% ,灰渣含炭量減少 30%。煤粉壓球機型煤在鏈條爐內燃燒,表層是靠爐內火焰和爐拱的高溫輻射引燃的,下一層的煤粉壓球機型煤要靠上一層煤粉壓球機型煤的熱傳遞而升溫著火的,每一層都存在先吸熱后放熱的過程,要使每一層都能穩定著火燃燒,必須保證每一煤層都處在增溫狀態。所以,要使煤粉壓球機型煤能在工業鏈條鍋爐中穩定燃燒,必須加大煤層厚度,放慢爐排速度。煤粉壓球機型煤間空隙大,彼此間接觸面小,直接接觸傳遞的熱量不多,主要是靠對流和輻射的傳熱,尤其是靠大間隙中的火焰傳熱。散煤空隙小,空隙內不可能形成火焰。因此,煤間隙內有火焰是煤粉壓球機型煤燃燒特征。所以,工業煤粉壓球機型煤在鏈條鍋爐燃燒時,必須是厚煤層和慢爐排速度。在給風量較小時,間隙內火焰能穩定燃燒,促使煤層著火線向下擴展速度加快;而在給風量較大時,會吹滅間隙內火焰,熱量散失大,不利于煤層穩定燃燒。因此要保證煤層著火穩定,應采取適宜的風量,并使煤層中每一層都處于在不斷增溫狀態。充分利用配煤技術,調節工業型煤的揮發分、熱值、焦渣特征、灰熔點等指標,不但有效地解決鏈條鍋爐的接火、燃燒、燃盡問題,而且還可以保證煤粉壓球機型煤揮發分完全燃燒,減少黑煙產生。
    在工業煤粉壓球機型煤生產中,要充分考慮原料煤的熱膨脹性能,以及煤粉壓球機型煤的形狀,保證煤粉壓球機型煤在燃燒過程中,發生熱態變形,形成部分爆裂,促進煤粉壓球機型煤充分燃燒,提高煤粉壓球機型煤的燃盡率。為了降低煤粉壓球機型煤的著火溫度,提高爐膛的溫度,保證煤粉壓球機型煤能充分燃燒,在煤粉壓球機型煤生產中應加入一量的氧化劑和催化劑等組成的添加劑。
     工業煤粉壓球機型煤在鏈條鍋爐中燃燒,必須控制燃燒條件,要厚的煤層、慢爐排速度和控制適宜的風量,才能保證煤粉壓球機型煤充分燃燒。

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