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煤炭化验知识-挥发分的释放量
作者:    发布于:2013-02-05 14:54:33    文字:【】【】【
煤进入炉膛后加热,首先是挥发析出、着火燃烧,释放的热量加热煤粉气流,最后达到焦碳的着火温度,使煤粉燃烧。因此,挥发分是判别煤的着火、燃烧特性的首要指标。   挥发分燃烧产生的热量多少,取决于原煤挥发分的数量与挥发分的热值。如果原煤的挥发分多,挥发分的热值也高,则挥发分燃烧产生的热量就高,容易硡到焦炭的着火温度,使焦碳提早着火,火焰较稳定,如褐煤、烟煤等。反之,如果挥发分燃烧产生的热量较少,焦炭不容易着火,火焰就不稳定,如无烟煤、贫煤等。   挥发分的主要在分是低分子烃类,如甲烷、乙烯、乙烷、丙烯等,以及一氧化碳、二氧化碳、硫化氢和常温下呈液态的笨、酚类化合物。一般说来,挥发分少的煤种,其挥发分中含氧成分很少,主要是碳氢化合物,因此挥发分的发热量及开始逸出的温度都比较高;而挥发分多的煤种,含氧高,挥发分逸出的温度低,发热量也低。   挥发分的释放量不仅与煤种有关,而且与加热速度、加热温度、煤粒尺寸等许多因素有关。工业分析中挥发分是在加热速度较低的条件下得到的,而实际燃烧中,炉膛火焰中心温度高达1500~1600℃,在这种快速加热的情况下,所释出的挥发分为工业分析挥发分的1.00~1.35倍。另外,如果煤粉磨制得细,挥发分的释放量也会相对的增加。挥发分释放的多少,将影响挥发分与空气组成的气体混合物中可燃物的浓度,而可燃物浓度与挥发分成分又影响可燃混合物的温度。如果混合物中的可燃物浓度达到着火浓度要求,温度又足够高,就会着火燃烧,而挥发分的燃烧速度则主要是受煤的热解速度控制的,有的煤种,如果挥发分褐煤,挥发分虽高,但灰分也多,阻碍挥发分释出,又减少煤的空隙率和反应表面积,因此后期的燃烧速度比烟煤低,燃尽性能较差。   但是,一般说来由于挥发分的活化能比焦炭的活化能低,因此挥发分的着火比焦炭早,在煤粒表面形成脱体火焰锋面,火焰锋面热量通过导热和辐射传给焦炭粒,使炭粒着火燃烧;挥发分少的煤,着火温度较高,不能迅速燃烧。虽然这个图所示的是近似曲线,只能做定性分析的参考,但可以从中看出煤的挥发分对燃烧的稳定及对制粉、送粉系统运行安全的影响。   挥发分对燃烧的经济性也有较大的影响。实验表明,随着煤的Vdaf的提高,锅炉的飞灰可燃物(q4)减少,因此,煤的Vdaf这个指标对燃烧所需的空间、空气过剩系数、热风温度和煤粉细度,以及送煤方式、风粉条件等,都有很大的影响。   煤粉炉对煤的挥发分适应范围较广。煤粉炉可以设计成燃烧高挥发分的褐煤,也可以设计燃烧低挥发分的贫煤、瘦煤,甚至无烟煤。但是,煤的挥发分对煤粉炉燃烧器的形式、布置,炉膛形状的大小和燃烧带的敷设有较大的关系;对煤粉炉的点火、助燃油系统的设计,以及空气预热器的大小、制粉系统的型式和防爆措施的设计等,都有直接的影响。因此,对已经制造定型的某一台煤粉炉来说,不可能各种挥发分的煤都能烧。例如,原来设计用低挥发分的煤的炉子,改烧高挥发分煤后,炉膛火焰中心逼近喷燃器出口处,可能烧坏喷燃器造成停炉事故,也可能因为火焰中心位置偏斜使火焰充满炉膛的程度恶化,造成炉膛前后烟温偏差大,水冷壁受热不均匀,甚至使正常的水循环被破坏,引起管子局部过热,胀粗或爆管等。反近,原来设计烧用高挥发分煤的炉子,改烧低挥发分煤后,火焰中心远离喷燃器出口,送入煤粉时得不到高温烟气加热,就会推迟着火,相应缩短了煤粉在炉内燃尽的时间与空间,还使炉温降低而影响燃烧速度,降低煤粉燃尽度,增加飞灰可燃物,机械未完全燃烧热损失也随之增加。因此,供应电厂用煤要尽可能考虑锅炉原设计选用煤种的挥发分。当然,实际供应煤种的挥发分数值有些变化,可以通过调节来适应,一般说来,向偏高方向的变化,比较容易通过调节适应,使燃烧稳定;而向偏低方向的变化,则需通过强化着火来调节,如用回流热烟气加热一次风混合物,升高混合物的初始温度,促使着火提早,以及提高煤粉浓度和煤粉细度等方法来稳定燃烧。但是,调整操作是有一定限度的,如果挥发分相差太大,只能用改炉办法来适应。例如,调换喷燃器,增加或减少燃烧带敷设,甚至改变炉膛结构等。 燃用煤屑的卧式旋风炉,要求煤的挥发分适中,一般要求煤的Vdaf>12%,这样才能产生强光火焰,辐射给旋风室炉壁以充足热量,以保证灰渣层具有很高的温度。挥发分过高的煤,一进入旋风燃烧室立刻气化,在旋风室炉壁上只是焦炭。挥发分越多,剩余焦炭越少,炉壁处的温度就低,造成出渣困难,旋风室被未熔化的灰烬堵死。而挥发分太少的煤,在燃烧室里有只有一部分能燃烧,大部分煤屑沿旋风燃烧室的中心而过,直到喉部及燃尽室才烧着,导致燃烧不完全。   烧煤粉的立式旋风炉,煤种适应范围较广。因为在这种燃烧室时燃烧的是煤粉,煤粉被引至旋风室的周围,连挥发分也都散到旋风室的炉壁上燃烧,整个旋风燃烧室都充满了强光火焰。因此,方式旋风炉不但可以设计烧长焰煤、褐煤,而且也可设计烧无烟煤,比卧式旋风炉对煤种适应范围广。   锅炉燃烧器的形式和一、二次风的选择、炉膛形状及大小燃烧带的敷设、制粉系统的选型和防爆措施的设计等都与挥发分有密切关系。所以在供应煤时应尽可能根据原设计煤种的挥发分供给;若不能按原设计煤种供煤,可以通过调整一次风的风量、风温,改变煤粉细度,调整火焰中心位置,改变一、二次风比等措施改善燃烧运行工况,但这种调节措施是有限度的,只有在挥发分相差不大时才适用。
 
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