正文 燃料與燃燒(2 / 3)

6.水分

水分是燃料的外部雜質,它的存在不僅減少了可燃元素的含量,降低燃料的發熱量,而且還會給燃料燃燒造成一定困難,出現燃料不容易著火,但容易結渣。一般泥煤水分含量為60%~90%,褐煤為30%~60%,煙煤為4%~15%,無煙煤為2%~4%,無煙煤風幹後為1%~2%。

二、固體燃料的燃燒過程

1.揮發物與焦炭的燃燒過程

固體燃料在燃燒時,一方麵,燃料被加熱和幹燥,然後揮發物開始析出。如果此時爐內有足夠高的溫度和氧氣,揮發物即開始著火燃燒,形成光亮的火焰。這時氧氣消耗於揮發物的燃燒,不能達到焦炭表麵,因此焦炭還是陰暗的,焦炭中心的溫度不過600~700℃,燃燒初期揮發物阻礙了焦炭燃燒;另一方麵,揮發物在煤粒附近燃燒,又加熱了焦炭,當揮發物燃盡後,焦炭即開始劇烈燃燒。因此,揮發物能促進焦炭的後期燃燒。從燃燒時間看,揮發物從點燃到基本燃燒完畢,所需的時間很短,隻占燃料燃燒所需時間的1/10。當揮發物基本分解完畢後,焦炭表麵局部開始燃燒,發亮,然後逐漸擴展到整個表麵,焦炭的溫度也逐漸上升,此後,焦炭局部燃燒表麵幾乎保持不變。在焦炭燃燒階段,仍可能有部分揮發物產生,但對燃燒過程起主要作用的是碳。焦炭燃燒時間占全部燃燒時間的9/10。

2.固定床層狀燃燒過程

層狀燃燒是最簡便的燃燒方式。煤在層燃床上的燃燒,可見的變化過程階段順序進行。新燃料加入爐內後,自上而下依次經曆預熱、幹燥、還原、氧化和灰渣等階段完成整個燃燒過程。

固定床層狀燃燒的過程可分為以下4個階段:

(1)預熱幹燥階段由爐門投加的新煤,直接鋪撒在正燃燒著的熾熱焦炭層上,因此,它除了受爐膛內高溫火焰輻射和爐牆的反射輻射外,還受下麵燃燒焦炭層的加熱,溫度很快上升,釋放水分,進行幹燥,同時逸出揮發物。煤在固定床燃燒過程的程序圖

(2)揮發物燃燒階段又叫點火階段,或稱幹餾成焦階段,在固定床燃燒層結構正在燃燒的固定床燃燒爐中,新投的煤上下受熱,雙麵很快達到點火溫度點燃逸出的揮發物。在揮發物的燃燒過程中,進行著燃煤的幹餾和成焦。由於正在燃燒的固定層狀燃燒爐著火條件優越,即使添加含水分多,揮發物少的較難點火的煤種,也能迅速順利著火。進入下一燃燒階段。

(3)焦炭燃燒階段隨著揮發物的燃燒,煤層很快完成了幹餾成焦,上下受熱使焦炭燃燒,燃燒放熱量逐漸達到最大值。在焦炭燃燒階段,隨著時間的推移,焦炭層是主要的燃燒放熱區域,在這個區域中溫度最高。燃燒需要的空氣從爐箅下自下而上進入煤層,通過爐箅及灰渣層時,冷卻了爐箅,自身得到了預熱。當它上升和赤熱的焦炭相遇時,碳發生燃燒,產生CO2和CO,並放出熱量,這一階段形成氧化區。在氧化區時空氣中的氧幾乎消耗完畢。已產生的CO2繼續上升,與上麵的熾熱焦炭相遇而被還原成CO,所以這一區域叫還原區。還原反應是吸熱反應,故還原區中煤層溫度有所降低。再向上,還原區反應逐漸減弱,達到終止。燃燒生成的CO與煤層中析出的揮發物一起上升到爐膛中進行燃燒。普通層燃燒中,絕大部分的揮發物和可燃氣體是在煤層上方的爐膛空間燃燒,隻有焦炭留在爐箅上燃燒。為使揮發物和可燃氣體在爐膛內能夠充分燃燒,必須有一定的爐膛高度來保證它們有足夠的空間和時間,恰當的二次進風,能夠有效地加強爐膛內空氣與未完全燃燒產物的混合,使之繼續燃燒,降低化學不完全燃燒損失,增加進風速度可增加焦炭的燃燒速度,提高爐箅單位麵積單位時間內燃燒的煤量,這就是將火爐的自然通風改為強製通風能提高燃燒爐火力的原因。

(4)結渣階段焦炭層的燃燒放熱,隨著炭的氧化,強度逐步變弱,在此期間,形成的熔灰渣自上而下流動,並與自下而上進入的冷空氣相遇被逐漸冷卻,達到爐箅時已結成灰渣,最後被排除掉。如果靠近爐箅的灰渣厚積貯到一定厚度,可起隔熱作用,既保護了爐排,又能減少高溫燃爐層向下的熱輻射散失。但是,灰渣層過厚又阻礙了燃燒需要的空氣進入。

固定床燃燒是一個連續的過程,以上四個階段是人為劃分的,實際上預熱幹燥時間很短,與揮發物的燃燒幾乎是同時進行的,而揮發物與焦炭層的燃燒也是相互交錯進行的,即在揮發物燃燒階段有焦炭層的燃燒,在焦炭燃燒階段又有揮發物的燃燒,隻是燃燒的各個層麵燃燒的主體不同,因而保持燃燒的層麵,保證適宜的燃燒供氧量是促進燃料完全燃燒的必要條件,也是保證烤房供熱和烘烤節能的重要措施。