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第一章 燃煤锅炉及其危害分析 第一章 燃煤锅炉及其危害分析 第一节 燃煤的特点 煤的种类很多，按其物理化学性能不同通常分为烟煤、无烟煤、褐煤和泥煤四类， 大、中型锅炉燃烧条件较好，应尽量使用劣质燃料，为其它工业和民用事业节约优质燃 料。所谓劣质燃料，一般是指发热值低、灰分、硫分、水分高的燃料，如褐煤、泥煤、煤矸 石和页岩等。 目前，国内中小型燃煤锅炉大部分燃用质量较好的烟煤。无烟煤的着火、燃尽比较 困难，在小型锅炉上使用有些技术问题还没有很好解决，一般与烟煤混烧。 ! 煤燃烧设备 中小型燃煤锅炉燃用烟煤时，多采用层燃方式。如手烧的固定炉排，机械或风力抛 煤的固定炉排，链条炉排、振动炉排和推饲、下饲式炉排等。由于配风情况和燃烧对空 气的需要很难配合适当，要保证煤比较完全地燃烧，必须有较大的过剩空气系数。因此 这类锅炉的热效率比较低。 煤被加热时，总有一部分气态物质分解析出，这部分物质称为挥发分，剩余部分称 为焦炭。焦炭中主要含有碳和灰分，差不多在所有的煤中，碳都是主要的可燃质。 煤的燃烧过程如下：首先，煤被加热干燥，然后挥发分开始分解析出。如果炉内温 度足够高，并有氧气存在，则挥发分着火燃烧，形成明亮的火焰。这时氧气消耗于挥发 分的燃烧，不能到达焦炭的表面，因此焦炭还是阴暗的，焦炭的温度也不很高。但是，随 着挥发分的逐渐燃尽，火焰逐渐缩短，焦炭的温度也逐渐升高，当挥发分基本燃尽后，焦 炭开始燃烧。因此，煤的着火一般总是从挥发分开始，而挥发分的燃烧能促进以后焦炭 的燃烧。 煤的碳化程度越浅，挥发分开始析出的温度越低，越容易着火。而挥发分少的煤， 如无烟煤，则比较难以着火，因为无烟煤的碳化程度比较深，它的着火温度就比较高。 挥发分中的主要可燃物质是碳氢化合物。当挥发分燃烧时，周围的氧气在火焰表 面被消耗尽，进不到火焰内部。火焰内的碳氢化合物在高温下将发生热分解，产生碳 ·!$$# · 第六篇 燃煤锅炉的燃油、燃气化改造 黑，碳黑在高温下发光，形成明亮的火焰。如果燃烧组织得不好，碳黑没有烧尽而穿出 火焰，则形成黑烟。挥发分越多的煤，燃烧时火焰越长，如果燃烧组织得不好，冒黑烟的 现象也越严重。燃煤锅炉烟囱冒黑烟的主要原因就在于此。 从干燥的褐煤被燃烧时，重量和温度随时间的变化可以看出，到挥发分基本烧完所 需的时间很短，只占燃烧所需时间的十分之一左右，以后是焦炭的燃烧。这时在碳粒周 围只有极短的蓝色火焰，它主要是一氧化碳燃烧所形成的。在焦炭燃烧时，仍有部分挥 发分继续析出，但对燃烧过程起主要作用的是碳。 在煤燃烧的初始阶段，需要从外界获得热量，使它加热、干燥，使挥发分分解，并将 煤加热到着火温度，这个热量称为着火热。褐煤的水分多，它需要的着火热比较多。无 烟煤的着火温度比较高，所需的着火热也比较多。在锅炉内煤能否及时获得所需的着 火热，是煤能否及时着火的关键。因此，必需使挥发分和焦炭燃烧时析出的热量中的一 部分及时传递给新投进锅炉的煤。 最早使用的层燃炉是手烧炉。手烧炉的燃烧效率较低，对环境的污染比较严重。 随着人们对锅炉的经济性、机械化和环境保护思想意识的提高，全国各地对原来的手烧 炉进行了较多技术改造，已获得极大成功。手烧炉结构简单，通用性比较广，因此获得 了普遍应用。但是由于它的燃烧效率低、劳动强度大、烟囱冒黑烟，现在我国已规定：只 有在蒸发量小于!#$ 的锅炉才允许采用手烧炉。近年来，我国又发展了反烧法、双层炉 排等新的燃烧方式，它们排放的烟气可以符合国家环境保护标准的要求，燃烧效率也有 所提高，已逐步推广用来取代原有的手烧炉。 在通常所谓手烧炉中，煤从炉门周期性地投放在燃烧着的煤层上，而空气则自下而 上通过煤层。这样的着火最为可靠，称为无限着火。但是，由于投煤是周期性的，带来 一个重要工作特点，即燃烧过程也具有周期性，在刚投煤后，煤中的挥发分大量分解出 来，煤层也厚，燃烧需要的空气量较多。过些时候挥发分已基本上分解完了，大部分煤 已经烧掉，就不需要很多空气了。但是，供给锅炉的空气却是基本不变的。因此，在刚 投煤后，空气显得不足，燃烧不完全，造成较大的气体不完全燃烧损失。由于挥发分热 分解生成的碳黑得不到充分燃烧，烟囱冒黑烟，污染了