单元二洁净燃烧技术1.ppt

煤的分类
➢ 。煤的种类不同，其成分组成与质量不同，发 热量也不相同。
➢ 煤的基本分类 1.褐煤：最低品味的煤，形成年代最短，热值 较低。多为块状，呈黑褐色，光泽暗，质地疏 松；含挥发分40%左右，燃点低，容易着火， 燃烧时上火快，火焰大，冒黑烟；含碳量与发 热量较低（因产地煤级不同，发热量差异很大 10500~16700kJ/kg ） ， 燃 烧 时 间 短 ， 需 经常加煤。
往复式炉排炉
往复炉排是侧饲式机械化燃烧设备。
• 特点：结构简单、制作方便、节省金属、可烧次煤，消除黑
烟效果较好。分倾斜式和水平式两种。
• 往复炉排燃烧情况与链条炉相似，分段送风，图示(一)。
往复炉排的燃烧过程
抛煤机炉 • 基本属于层状——悬浮燃烧，如图所示。
炉排的料层结构
②室燃炉
• ②室燃炉：又称煤粉炉。原煤经筛选、破碎和研 磨成大部分粒径小于0.1毫米的煤粉后,经燃烧器 喷入炉膛作悬浮状燃烧。煤粉喷入炉膛后能很快 着火，烟气能达到1500℃左右的高温。但煤粉和 周围气体间的相对运动很微弱，煤粉在较大的炉 膛内停留约2～3秒才能基本上烧完，故煤粉炉的 炉膛容积常比同蒸发量的层燃炉炉膛约大一倍。 这种锅炉的优点为能燃烧各种煤且燃烧较完全， 所以锅炉容量可做得很大，适用于大、中型及特 大型锅炉。锅炉效率一般可达90～92％。其缺点 为附属机械多，自动化水平要求高，锅炉给水须 经过处理，基建投资大 。
➢
2）与液化石油气相比，天然气更加便宜。这是因为按照产生
同样的热量要耗费的天然气和石油气计算，前者的价格仅是后者
的70%。这意味着，对老百姓来说用天然气做一顿饭比用液化石油
气要便宜三分之一左右。
➢
3）天然气还有一个优点就是“干净”，使用天然气有利于大
气环境保护。工业企业以天然气代替燃油，将会大大减少二氧化
典百度文库锅炉热损失与 过剩空气量的关系
3、固体燃料的燃烧设备
➢火力发电厂过程 http://v.youku.com/v_show/id_XM zE2NjUyMA==.html
锅炉设备
• 1、锅：就是汽水系统，盛装水和蒸汽并承受压 力的部分。 由省煤器、汽包、下降管、水冷 壁、过热器及再热器等设备组成，其任务是使水 吸热蒸发，最后变成一定参数的过热蒸汽；
• 2、炉：就是燃烧系统，燃料与空气发生化学反 应产生高温火焰和烟气的部分。由炉膛、喷燃器、 空预器及烟道等组成，其任务是将燃料燃烧后产 生的热量主要是对流方式传给受热面。在传热过 程中，烟气温度不断降低，最后由引风机送入烟 囱，排入大气。
• 3、附属设备、附件及仪表：保证锅炉正常运行。
锅炉的燃烧方式
• 锅炉的燃烧方式有三种形式： • 层燃（火床燃烧）、室燃（悬浮燃烧）、沸腾燃烧。各种
燃烧方式有其相应的燃烧设备。 • 1)、层燃炉：固定炉排、链条炉排、往复炉排、振动炉排
等属于层燃式，适用于燃烧固体燃料； • 2)、室燃炉：煤粉锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉等属于室燃
式，适用于粉状固体燃料，液体燃料和气体燃料。抛煤机 链条炉排，兼有层燃和室燃的燃烧方式，属于混合燃烧方 式。 • 3)、沸腾炉：鼓泡流化床、循环流化床属于沸腾燃烧方式， 适用于燃烧颗粒状固体燃料。
①层燃炉
• 。①层燃炉:原煤经破碎成粒径为25～40毫 米的碎块后，用炉前煤斗的煤闸板或播煤 机平铺在链条炉排上作层状燃烧。层燃炉 优点是附属设备少,制造、安装简便,易于运 行操作。适用于中小容量锅炉。这种锅炉 的缺点为煤的燃烧不完全，炉渣和飞灰中 可燃物含量多，锅炉效率一般为75～85％。 通常要烧较好的煤。
单元二 洁净燃烧技术
燃料燃烧过程及污染物形成机制
为什么说（煤炭）燃烧是大气的主要 污染源？烧什么？怎么烧污染少些？ 废气及其中的污染物是怎样产生的？ 怎样计算理论空气量、理论烟气量、 实际烟气量及其中的污染物排放量？
内容提要
➢第一节 燃料种类及性质 ➢第二节 燃烧过程及设备 ➢第三节燃烧过程中主要污染物的形成机制 ➢第四节 燃烧过程污染物排放计算
二、燃料油的种类
➢ （1）原油：是从地下开采出来，经过脱水处理，未经 炼制的石油。原油可以炼制出多种油品及其它产物，直接 作为燃料是极不合理的。 （2）重油：是由裂解重油、减压重油、常压重油按不同 比例调制而成，有一定牌号和质量标准。 （3）渣油：石油炼制过程中的剩余物，可不经过处理直 接供给锅炉作燃料，习惯上称为渣油或残渣油。 重油和渣油是发电用液体燃料的主要品种，共同特点是： 相对密度和粘度较大；沸点和闪点较高，不易挥发。 （4）柴油：柴油是柴油机的燃料，作为锅炉燃料是极不 经济的。柴油一般用作煤粉锅炉的点火用油和低负荷运行 时稳定燃烧的助燃油。
学习要求
➢ 了解常见民用及工业燃料的组成和性质； ➢ 掌握气态、液态和固态燃料的燃烧过程，学会
分析影响燃烧过程的因素； ➢ 掌握颗粒物、硫氧化物和氮氧化物的产生机理，
理解通过改变燃烧条件减少污染物生成的途径； ➢ 学会计算燃烧过程产生的烟气量和污染物浓度；
第一节 燃烧种类及性质
一、固体燃料及性质 二、液体燃料及性质； 三、气态燃料及性质
一、固体燃料—煤
➢ 燃料煤的特性包括两个方面： ➢ 一是煤特性，二是灰特性。 ➢ 煤特性：指煤的水分、灰分、挥发分、固定碳、
元素含量（碳、氢、氧、氮、硫）、发热量、 着火温度、可磨性、粒度等。这些指标与燃烧、 加工（例如磨成煤粉）、输送和储存有直接关 系。 ➢ 灰特性：指煤灰的化学成分、高温下的特性、 以及比电阻等。这些特性对燃烧后的清洁程度， 对钢材的腐蚀性以及煤灰的清除等有很大的影 响。
混合
影响燃烧过程的主要因素
理论空气量和过剩空气量
➢ 理论空气量：将完全燃烧1 KG 或 1m3 (标准 状态）燃料理论所需的空气量称为理论空气量， 以 m3空气(标准状态）/KG（燃料） 表示。
➢ 空燃比：是指单位质量燃料燃烧所需要空气质 量， KG（空气）/KG（燃料）
➢ 空气过剩系数a：为了使燃料能够完全燃烧， 必须提供过量的空气。实际供给的空气量与理 论需氧量之比称为空气过剩系数。
煤的分类
➢ 2.烟煤：形成年代较褐煤长，碳含量75-90％。 成焦性较强，适宜工业一般应用烟煤。一般为 粒状、小块状，也有粉状的，多呈黑色而有光 泽，质地细致，含挥发分30%以上，燃点低， 较易点燃；含碳量与发热量较高 21000~29400kJ/kg ，燃烧时上火快，火 焰长，有大量黑烟，燃烧时间较长；大多数烟 煤有粘性，燃烧时易结渣。
➢煤的真实成本 http://v.youku.com/v_show/id_XN Dc4NzczNjg=.html （3’）
第二节 影响燃烧过程的主要因素
1.燃烧过程及燃烧产物
✓完全燃烧：CO2、H2O ✓不完全燃烧： CO2、H2O & CO、黑烟及其
他部分氧化产物 ✓如果燃料中含有S和N，则会生成SO2和NO ✓空气中的部分 N可能被氧化成 NO－热力型
灰的熔融特性
二、实用意义 1.灰的熔融特性，对锅炉运行的经济性、安全性均
有重大影响。当软化温度 ST>1350时，炉内结渣的可能 性不大；而ST<1350时就有可能结渣。为了防止炉膛出 口的对流受热面结渣，炉膛出口烟温必须低于软化温度 ST若干度。
2.DT、ST、FT的间隔大小对灰的结渣及流渣特性也 有影响：（FT—ST）>200称长渣，长渣凝固慢有塑性而 不易碎裂，结渣后不易清除。（FT— ST）<200时称短 渣，短渣结渣时凝固快，渣的内应力大易碎裂，结渣后 易于清除。液态排渣炉希望灰的（FT——ST）值大一些， 以防锅炉在负荷变化时，因炉膛温度变化而影响液态渣 的顺利排出。
煤粉炉
• 1)、定义：煤粉锅炉的燃烧设备：煤先经 磨煤设备，然后喷入炉膛内燃烧，整个燃 烧过程是在炉膛内呈悬浮状进行，这种锅 炉称为煤粉炉；
• 2)、特点：能改善与空气的混合，加快点 火和燃烧，煤种适用性广，适应于大中型 锅炉。煤粉锅炉的燃烧设备有煤粉设备、 制粉系统和煤粉燃烧器。
工业型煤推广技术
➢ 工业型煤的特点： ➢ ① 透气性好：工业型煤由于其纯度高、粒度均
匀、透气性好、氧气分布均匀，所以能燃烧充 分，能消烟除尘、节约能源。 ➢ ② 工业型煤中加入含有钙和镁等碱性物质，在 高温下与硫氧化物生成硫酸盐，留在灰渣中而 固硫。 ➢ 2）适用范围 ➢ 在燃煤锅炉和窑炉均可使用，居民使用，如蜂 窝煤。
煤的分类
➢ 3.无烟煤(白煤) ：1)煤化时间最长，有粉状和小块状两 种，呈黑色有金属光泽而发亮。杂质少，质地紧密， 固定碳含量高；2)挥发分含量低，在10%以下，燃点 高，不易着火；3)但发热量高21000~25200kJ/kg， 刚燃烧时上火慢，火上来后比较大，火力强，火焰短， 冒烟少，燃烧时间长，粘结性弱，燃烧时不易结渣。
硫的含量。汽车使用天然气做燃料可以减少氮氧化物的排放，也
有助于环境保护
燃料的最重要的两个属性
❖ 热值
➢ 决定燃料的消耗量
❖ 杂质
➢ 污染物产生的来源
➢ 典型燃料的着火温度
有关煤炭利用的视频
➢煤的综合利用 （科普） http://v.youku.com/v_show/id_XN Tk5NzU3NDg=.html （10’）
➢ 动力煤：从广义上来讲，凡是以发电、机车推进、 锅炉燃烧等为 目的，产生动力而使用的煤炭都属 于动力用煤，简称动力煤。
选煤技术
➢ 选煤：通过物理或物理化学方法将煤中的含硫 矿物和矸石等杂质除去以提高煤质量的工艺过 程。
➢ 经选煤后，原煤中的含硫量降低40％～90％， 含灰分降低50％～80％。
➢ 目前研究的选煤方法：物理方法、化学方法和 微生物脱硫法。
三、气态燃料种类
➢ 优点：天然气具有安全，便宜和干净的优点。
➢
➢
1）天然气比液化石油气的使用更安全。由于液化石油气的密
度比空气大，一旦发生泄露，石油气就会下沉，很容易聚集到地
势低洼处如下水道等，形成达到爆炸所需要的浓度。而天然气则
相反，由于其密度比空气小，即使不小心外泻，也会很快在空气
中挥发掉，不容易产生聚集，引发爆炸的机率就小很多。
➢ 煤燃烧后主要产物：烟气、烟尘和灰渣。
2、影响燃烧过程的主要因素
➢ 燃料完全燃烧的条件（3T）
✓ 空气条件：提供充足的空气；但是空气量过大，会降低 炉温，增加热损失
✓ 温度条件（Temperature）：达到燃料的着火温度 ✓ 时间条件（Time）：燃料在高温区停留时间应超过燃料
燃烧所需时间 ✓ 燃料与空气的混合条件（Turbulence）：燃料与氧充分
NOx
煤的燃烧
➢ 煤的燃烧过程 ➢ 煤从进入锅炉起至燃烧完毕分几个阶段： ➢ ①预热干燥。105℃左右时，水分蒸发。 ➢ ②干馏。300℃左右时，挥发物不断析出并与空气混
合，开始燃烧。 ➢ ③固定碳的燃烧。挥发物燃烧后，炉膛温度不断升高，
固定碳逐渐点燃。 ➢ ④煤中的固定碳燃烬后，剩下的便是灰渣。
链条炉
• 链条炉排锅炉：通过链带自动加煤、燃烧和排出灰渣的机 械化燃烧设备 。
振动炉排
1)、结构：一种由偏心块激振器、横梁、炉 排片、拉杆、弹簧板、后密封装置、激振 器电机、地脚螺钉、减震橡皮垫、下框架、 前密封装置。测梁、固定支点等部件组成。 2)、优点：具有结构简单，制造容易，重量 轻、金属耗量少、设备投资省、燃烧条件 好、炉排面积负荷高、煤种适应能力强优 点在工业锅炉应用过。
➢ 1). 物理方法：重力洗选法、高梯度磁选法和 静电分选法等；
➢ 2). 化学方法：氧化脱硫法、选择性絮凝法及 化学破碎法。
工业型煤推广技术
➢1）加工及特点 ➢工业型煤的加工：原煤经破碎，再按比
例添加适量的粘结剂(通常加焦油渣)、 固硫剂(如石灰等)和一些其它的添加剂， 最后经冷压或热压加工成型。 ➢工业型煤形状：椭圆形或管状棒形，具 有消烟除尘、节能脱硫效果。
灰的熔融特性
➢ 一、灰的熔融特性实验 ➢ 采用对灰锥试样加热的方法确定。用模子将灰压
成若干个一定形状的三角锥体（底边长7mm、高 20mm），在电炉内加热，根据温升及三角锥体 变形情况，记录如下几个温度值： 1. 变形温度DT：锥尖开始变圆或弯曲时的温度。 2. 软化温度ST：锥体弯曲至锥顶触及托盘或锥 体变成球形和高度等于底边的半球时的温度。 3. 熔化温度FT：锥体熔化成液体或展开成高度 在1.5mm以下薄层时的温度。