煤气化分相烧技术在锅炉上的应用.docVIP

摘 要 本文介绍了煤的燃烧，还介绍了一种锅炉清洁燃烧技术——煤气化分相燃烧技术及其应用在锅炉上的结构特点和工作特点。证明了煤气化分相燃烧技术具有高效环保的稳定性及先进性，克服了旧技术无法解决的污染难题。 关键词：分相燃烧，锅炉，气化剂，一体化 一、前言 众所周知，能源消费是造成当今环境恶化的一个主要原因，尤其是煤炭在直接作为能源燃烧过程中，存在着效率低、污染严重的问题。统计表明，我国每年排入大气的污染物中有80%的烟尘，87%的SO2，67%的NOx来源于煤的燃烧。我国的大气污染主要是锅炉、窑炉燃煤产生烟气形成的煤烟型污染。目前我国能源仍然以煤炭为主，改变能源结构，使用油气电等清洁能源，与我国的国情又不太相适应，未来相当长一段时间内，煤炭在我国一次能源结构中的主体地位不会改变，这已成为不争的现实。因此大力发展和应用洁净煤燃烧技术与装置，是解决和控制大气污染的一条重要措施。 近年来，人们已在洁净煤燃烧技术方面进行了大量的研究与实践，但综合效果还都有待于提高。多年来在总结、借鉴、完善、发展国内外相关技术的基础上，我们对原煤气化和分相燃烧技术进行了大量研究，通过几年来的大量实验和工作实践，解决了十多项技术难题，掌握了一种锅炉清洁燃烧技术——煤气化分相燃烧技术， 并利用该技术研制出一种煤转化成煤气燃烧的一体化锅炉，我们称之为煤气化分相燃烧锅炉。其突出特点是无需炉外除尘系统，经过炉内全新的燃烧、气固分离及换热机理，实现“炉内消烟、除尘”，使其排烟无色——俗称无烟。烟尘、SO2、NOX排放浓度符合国家环保标准的要求，而且热效率高达80～85%。这种锅炉根据气固分相燃烧理论，把互补控制技术、气固分相燃烧技术集于一炉，将煤炭气化、燃烧集于一体，组成煤气化分相燃烧锅炉，从而实现了原煤的连续燃烧与洁净燃烧。 二、煤的燃烧 煤的燃烧应以最大限度地、迅速地放出其热能为目的。煤在燃烧过程中产生气体化合物和固体炭的残留物。气体化合物中最简单的是甲烷和乙炔，在高温下，还生成水煤气。固体炭的残留物在空气中燃烧时，最终也要变成水煤气。所以，水煤气的燃烧是煤炭燃烧的真实过程。不同种类的煤炭，也都是水煤气的燃烧过程，只是从煤转变为水煤气的过程有所不同[2]。 （一）煤中挥发物和燃烧的关系 在煤的燃烧过程中，固体炭的残留物变为气体状态要比从煤中先分离出气体化合物慢得多，因此挥发分离的煤，燃烧就很慢，也就是说，含固体炭残留物较多的煤炭，比含固体炭残留物较少的煤炭燃烧得慢。 （二）煤的变形 煤在燃烧中都要变形，一些煤转变为可塑状态，粘结在一起；另一些煤，则发生裂隙，碎裂成为很小的颗粒。煤转变为可塑状态时，就粘结成大块，从而妨碍燃烧过程的进行，煤发生裂隙，变成小颗粒，又暴露出新的表面时，将加速燃烧过程的进行。但是，煤粉增加到一定程度，反而填充了大块煤之间的空隙，使空气难以通过，阻碍燃烧，甚至破坏燃烧过程的进行。 （三）煤的粒度与燃烧的关系 煤的燃烧过程是煤表面的化学反应。反应速度与起反应的煤表面大小和供给的空气数量有关。起反应的煤表面积愈大，供给空气的数量愈多，那么反应的速度也愈快。煤块愈大，透气性虽好，但起反应的煤表面积小，所需要的空气量也小。煤的颗粒愈小，它的表面积虽然大，但由于彼此堆积很紧密，起反应的煤表面积实际上很小，进入的空气也很少。所以在成层燃烧时，对煤的粒度要有严格的要求，粒度不宜于过大，也不宜于过小，一般来说，50～60毫米的煤炭，对燃烧最为有利。 （四）煤中矿物质对燃烧的影响 煤中矿物质对燃烧的影响在燃烧时，煤中的矸石和矿物质要转变成液体状态，使热量不能充分放出，或者减低热量的放出速度，影响燃烧过程。矿物质的这种影响，以燃烧挥发分较小的无烟煤、贫煤时更为突出。煤中所含矿物质越多，则单位重量或单位体积的煤所储存的热量就越少。锅炉的燃烧效率及燃烧速度也因此而降低。 （五）煤中水分对燃烧的影响 煤中水分对燃烧的影响煤中存在水分，则同样要减少单位重量或单位体积的煤所储存的热量，同时使煤中的水分蒸发还要消耗一些热量。但是，如果炉膛温度较高，煤中含有一定水分对燃烧过程并无影响。 （六）煤中硫分对燃烧的影响 煤中硫分对燃烧的影响煤中的硫分在燃烧时转变为气体，这种气体与金属接触时能起腐蚀作用。 三、煤气化分相燃烧技术 （一）煤气化分相燃烧技术简介 烟尘的主要污染物是碳黑，它是不完全燃烧的产物。形成黑烟的原因主要是煤在燃烧过程中，形成易燃的轻碳氢化合物和难燃的重碳氢化合物及游离碳粒。这些难燃的重碳氢化合物、游离碳粒随烟气排出，便可见到浓浓的黑烟。 一般情况下，煤的燃烧属于多相混合燃烧，煤在燃烧过程中析出挥发物，而挥发物的燃烧对煤焦的燃烧起到制约作用，使固体碳的燃烧过程繁杂化、困难化。固体燃料氧化反应过程中的次级反应，即一氧化碳和二氧化碳的产生以及一氧化碳的氧化