煤气化分相燃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，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。重要措施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。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。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。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，5060毫米的煤炭，对燃烧最为有利。煤中矿物质对燃烧的影响在燃烧时，煤中的矸石和矿物要转变成液体状态，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。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程并无影响。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。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气固分相气固根据气固分相燃理论，气固分相以煤炭为原料，采用空气和水蒸气为气化剂图1 煤的气化燃烧机理 原煤首先在气化室缺氧条件下燃烧和气化热解，煤料自上部加入，煤层从下部引燃，自下而上形成氧化层、还原层、干馏层和干燥层的分层结构。其中氧化层和还原层组成气化层，气化过程的主要反应在这里进行。以空气为主的气化剂从气化室底部进入，使底部煤层氧化燃烧，生成的吹风气中含有一定量的一氧化碳，此高温鼓风气流经干馏层，对煤料进行干燥、预热和干馏。煤料从气化室上部加入，随着煤料的下降和吸热，低温干馏过程缓慢进行，逐渐析出挥发份，形成干馏煤气。其成份主要是水份、轻油和煤中挥发物。 原煤经干馏后形成热煤焦进入到还原层，靠下层部分煤焦的氧化反应热进行气化反应。同时可注入适量的水蒸汽发生水煤气反应，这样以空气和水蒸汽的混合物为气化剂，在气化室内与灼热的碳作用生成气化煤气。其成份主要是一氧化碳和二氧化碳以及由固体燃料中的碳与水蒸碳与产物、产物与产物之间反应生成的氢气、甲烷，还有50%以上的氮气。这样干馏层生成的干馏煤气和进入干馏层的气化煤气混合，由煤气出口排出。气化室内各层的作用及主要化学反应见表1。 表1 气化室内各层的作用及主要化学反应 层区名 作用及工作过程 主要化学反应 灰层 分配气化剂，借灰渣显热预热气化剂 氧化层 碳与气化剂中氧进行氧化反应，放出热量，供还原层吸热反应所需 C+O2=CO2 放热 2C+O2=2CO 放热 还原层 CO2 还原成CO，水蒸汽与碳分解为氢气， CO2+C=2CO 放热 H2O+C=CO+H2 放热 CO+H2O=CO2+H2 吸热 干馏层 煤料与热煤气换热进行热分解，析出干馏煤气：水份、轻油和煤中挥发物。 干燥层 使煤料进行干燥