组装水管锅炉的发展和前景.pdf

火床燃烧中煤的着火
机械部科林燃烧工程公司
摘要:本文从着火时间的佔算来分析牒的特性对着火的影响,以便对不同煤种采取必要的强
化着火措施,使燃料及时、稳定地燃煷,从而达到提高锅炉效率、増加出力的目的
关鍵词:火床燃烧,着火,强化措施。
0前言
工业锅炉是我国基本的热能动力设各,广泛应用于工」动力、建筑采暖、民用生活、热
电联产、…,在用量及需求量均很大。据统计,到1998年末,全国工业锅炉装机总量达
50万台,126万蒸吨,1998年一年中,工业锅炉年产量达4万台,9.7万蒸旽。我国的工业
锅炉以燃煤为主,层燃炉乂占燃煤工业锅炉台数的96%以上.,占总容量的93%左石,而链条
炉排和往复炉排的规格品种和数量在层燃炉中又占压倒一切的多数。现有的工业锅炉儿乎每
年耗川掉全国原煤产量的三分と一左右,近几年米,通过广大锅炉工作者的努力,全国工业
锅炉的运行效率有了一定的提高,但与国外先进水平仍有较大的差距,能源浪费仍相当严惩
其中差距最大的是固体不完全燃烧热损失,q4较大。q4取决于燃料状况、燃烧技术,因此
针对不同燃料进一步提高燃烧技术仍是我们提高锅炉效率、赶上国外先进水平的重要一环
从国内外的经验可见,研究各方面影响着火的因素,采取必要的措施,无论什么样的燃
料,都能实现其及时、稳定地着火米提高燃烧效率及扩大对煤种的适应范围。例如:苏联
台ⅡEB1013锅炉燃Vr-4%5%的无烟煤,只把后拱加长800毫米,后拱遮盖度a2从0.5
提高到0.651,锅因着火及时了,出力从6t/h增加到10t/h:湖南一电厂35t/h链条炉燃
川V=8.8%的无烟煤,仅停川前墙二次风,加大后墙二次风,稳定了着火,锅炉出力从21t/h
提高到301/h,锅炉效率增至78%:江西锅炉』在6u/h往复炉排锅炉上,由于采用了后墙蒸
汽引射二次风,在燃川贫煤、Q=11.68MJ/kg的樹煤、Q=12.558MJ/kg左右的劣煤时均取得了
稳定、及时地着火;北京锅炉厂对7MW热水锅炉的炉拱作了改进,在燃川Ⅱ类烟煤下限煤种
的条件下,锅炉效率提高了4.4%…。综上.所述,探讨火床燃烧中煤的着火特性,以期在
煤与炉的匹配上,燃烧组织上,运行方式上米实现及时,稳定地着火是很有意义的一项工作,
而此项工作的关键在于对着火所需要的时间及其影响因素的研究。
1着火时间的估算
着火时间是指煤随着炉排进入炉内起通过干燥、析出拆发物至开始着火所需时间,这段
时间所吸收的热量来源于炉膛中的热辐射以及附件已燃烧着的煤的热传导。起主要作用的是
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热辐射。如果稳妥地简化一下,只考虑热辐射,则对半径为r的煤粒所能取得的辐射热为
Q辐-r2?e?o。(T,-Tt
其中:e煤的黑度,约为0.8
o。-一辐射常数,千瓦/米饭??K?4时
T-ーー引燃区有效辐射温度,°K
煤的温度,K
煤粒从T初T着所需要吸收的热量为
Q吸-4/3IrCp(T着T初)(1Wy)14/3xr3Twy×670
式(2)第一项表示干燥了的煤粒自室温升至着火温度所必须吸收的热量,第二项是煤
柆中水分蒸发所需的热量。
如果忽略引燃时空气所带入及带走的热量,则着火时间τ为
-Q吸/Q辐
把式(1),(2)代入式(3),并把干煤比热Cp,重度T煤粒初温T初等常量代入,对
煤粒温度从们初至T着进行积分即可得
T/100(ク
T,+300
t 2arcig-fi
300.34.2
T,+P
ー2arg
T,-300
71/1000
通过上式可绘出图
从公式与图1可知:
a.着火时间与煤粒半径成正比。
b.引燃区有效辐射温度TI愈高,τ愈小
c.煤的挥发分愈多(即T着愈小)τ愈小。但T着对τ的影响不如T1对τ那样强烈
即V小的无烟煤在较高的辐射温度下也能具有比较稳定的着火线:相反V大的褐煤在较低的
辐射温度下着火线也可能显著地后移。
d.水分W愈多,T愈大。从图1所邮,W的影响同样也不如Tπ那样强烈,但考虑到
水分的蒸发还将使理论燃烧温度T下降并导致T下降的话,水分W対τ的影响乃是巨大的。
公式(4)是对τ的粗略的理论估算,影响τ的因素只有几个,这是因为估算中作了很
多的简化。在实际运行中,影响的τ的因素还有煤的灰分,炉排的通风强度
2着火时间的测定装置
近十多年米,采用新式仪器以热分析法米研究煤的着火、燃烧特性受到国内外的重视。
但基于煤粒在床面上燃烧的特点,还必须寻找、设计一种模拟火床燃烧的试验装置来研究其
在火床上的着火特性。在日本,模拟了下述测定装置(图2)米研究火床上煤的着火特性。
装置的上部是套筒形电炉,在底部砖的中央设有圆形的孔,内径为45毫米的试料盘从下面
拾上去,进入炉内。在炉子的前门上有嵌着玻璃的小观察窗,米观察试料的上方。在后壁
上设有插入温度计川的孔。装入镍铬热丝的发热板组成顶棚和两侧壁。炉内的尺寸是:高
105m,宽155m,深300mm。为了保持试料有一定的温度,在电炉的下部设有恒温桶。煤的
试样放入陶瓷试料盘中,置于试料盘支承筒的上方。在支承筒的下方带有兼作空气输入管,
可慢慢往上抬的管子。电炉里有指示基准炉温的温度计,还有一支校正炉温恒定程度的温度
计。测定时电炉保持一定的温度,煤试样填满至试料盘边缘的高度,试料盘上拾至上边缘正
好和床面同样高的位置,川秒表米测定从装入试料到最初发生火焰的时间作为着火时间。
文献1通过大量的试验提供了一组因素与着火时间的关系曲线:
(a)炉温与着火时间的关系。(图3)
(b)通过火床的空气流速与着火时间的关系。(图4)
(c)试料粒度的影响。(图5)
(d)试料预热的影响。(图6)
(e)煤中灰分和着火时间的关系。(图7)
述这些曲线,从定性上.给我们提供了分析火床燃烧中煤的着火特性的依据。
煤的特性对着火的影响
3.1挥发物
挥发物愈少,着火温度愈高。丌精密热天平绘制出煤的微商热重曲线(即挥发物释放特
性曲线)可更确切地表明煤样随省温度变化而变化的释放量及释放速度,释放速度猛増的温
度就是着火温度。
3.2水分
水分愈多,煤的省火愈推退。这是因为(a)千燥时间随着水分増大而延长:(b)水汽
化吸热会降低煤层的温度;(c)也会降低理论燃烧温度而使T降低;(d)水蒸汽混入挥发
物,降低了可燃气体的浓度。从图1可见,引燃区有效辐射温度愈低,水分对着火温度的影
响愈大。
3.3灰分
从图7可见,煤的含灰量在达到某一程度以前,对着火时间影响不大,但一超过此值着
火时间就急刷地增长。灰分超过一定量就会阻碍炭粒子接受辐射热,就会阻得氧气和可燃气
体接触,灰分愈大,着火愈难。
3.4颗粒度
从公式(4)及图5可知,颗粒度愈细,着火时间愈短,着火愈容易。这是因为(a)粒
度愈细,提高了温度的表层向下热传导的阴力下降;(b)粒度愈细,每个颗粒的热容量愈小
(c)粒细,単位重量的反应面积大,反应放热量大。但粒细也有不利着火的一面,煤粒
小,自上而下的辐射换热减弱;煤粒小,迎风面大,自下而上的空气对流带走的热量增大。