燃烧学论文 燃料的高效清洁燃烧

燃料的高效清洁燃烧

Efficient clean combustion of fuel 作者：李坤Likun 单位：12270241 时间：2014年11月29日

【摘要】随着世界经济的发展，能源与环境问题变得日益突出，我国作为一个发展中国家，经济发展速度较快，这些问题显得尤为突出。随着人们对环境污染问题的关注，建立一个科学的功能系统迫在眉睫，研究燃料的高效清洁燃烧技术变得刻不容缓。其重点是燃烧过程种的除尘、脱硫，减少飞灰、烟尘等的排放。还有就是提高燃料的利用效率，节约燃料，本文就从燃料性质、燃烧技术、燃烧控制几方面分析如何提高能源燃烧效率，减少环境污染。关键词：燃料、高效燃烧、减轻污染

Abstract：With the development of world economy,energy and environment problems are becoming increasingly prominent,and our country as a developing country,economic development faster,the problem is particularly prominent.As people attention to the problems of environment pollution,establishing a scientific function system is imminent,the research of fuel efficient clean combustion technology is becoming urgent.The focus is the combustion process of dust removal and desulfurization,reduce the fly ash and soot emissions.And improve fuel efficiency,save fuel,in this paper,from the fuel properties,combustion technology,combustion control several aspects about how to improve energy efficiency,reducing environmental pollution.

Keywords:fuel,combustion with high efficiency,reduce pollution

一、燃料的分类与性质（煤）

按燃料的物态可将燃料分为固体燃料，液体燃料、和气体燃料，在自然界中可获取的固体燃料有木柴、煤，液体燃料油石油，气体燃料主要为天然气。煤，石油，天然气的主要性质分为物理性质和化学性质两方面。

煤根据母体物质碳化程度可以分为泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤。其中无烟煤的碳含量是最高的，具有很高的燃烧热值。

二、煤的燃烧技术

火床燃烧

火床燃烧是指燃料主要在火床（又称炉排）上完成燃烧全过程的一种燃烧方式。

添加在正在燃烧的火床上的新鲜燃料受到炉膛高温及已燃高温煤层的加热而点燃。燃烧所需要的空气从火床下部的风是通过炉排上的通风孔穿入煤层供给燃烧用。火床燃烧只能燃用固体燃料。

火床燃烧设备主要由炉排、风室、加煤设备及除渣设备所组成。

燃烧过程：

新燃料从炉们抛散至炽热的火床面上，受高温火焰和炉拱的强烈辐射（辐射传热）以及灼热焦炭层的直接烘烤（接触导热），还有流经高温火床的热空气的冲刷（对流传热），使燃料很快的完成了燃烧的热力准备阶段（即预热、干燥、挥发份逸出），进而挥发分着火燃烧，最后焦炭也进入了猛烈的燃烧期。随着燃烧的不断进行，燃料中的碳、氢、硫等可燃质不断的燃烧成二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳及水蒸气等而排出炉膛，燃料层便不断下落，最终，在靠近炉排面处基本燃尽并形成炉渣。新燃料的不断加入、燃烧及燃尽，使渣层逐渐增厚，达一定高度时便被清除。在此期间，司炉必须经常拨动火床，促使火床上的煤粒分布均匀，不出现“火口”，并消除“裹灰”（焦炭表面包一层灰壳）现象，以便燃烧正常进行。

燃烧特性：

1）新燃料双面受热，着火条件极为优越，因而着火迅速稳定

2）燃烧过程具有周期性，这是间断加煤带来的后果。加煤周期愈长，周期性给燃烧带来的影响愈严重

3）燃烧效率较低，因为它们的排烟温度偏高，化学不完全燃烧热损失和机械不完全燃烧热损失亦较大

火室燃烧

火室燃烧是指燃料在炉膛空间中以悬浮状态完成燃烧全过程的一种燃烧方式。

火室燃烧设备最主要的部件是燃烧器。新鲜燃料与燃烧所需的空气量都是通过燃烧器上的各个不同用途和作用的喷口喷入炉内，并组织炉内燃烧空气动力工况，创造合适的燃烧条件和环境以保证燃料在火室（及炉膛）空间中及时着火、稳定燃烧、充分燃尽。

根据燃料不同的燃烧特性和炉内燃烧组织的不同要求，燃烧器有直流式和旋流式两大类。

沸腾燃烧

利用风室中的空气将固定炉篦或链条炉排上的灼热料层(主要是灰粒)吹成沸腾状态,使其与煤粒一起上、下翻滚燃烧的燃煤锅炉。简称沸腾炉。又称流化床燃烧锅炉。这种锅炉的燃烧器的炉篦由均匀分布着直径为35～40毫米风孔的钢板(16～20毫米厚)或铸铁板（30～40毫米厚）制成，风孔上插嵌着风帽。鼓风由风孔吹入炉料层。

三、煤燃烧的产物及处理

燃烧是物质剧烈氧化而发光、发热的现象，是人们利用能源的最主要方式。煤燃烧是煤炭利用的主要方式,煤燃烧时会排出大量SOx、NOx、CO2、重金属、可吸入粉尘等有毒有害

物质，还会产生噪声污染、热污染和铅污染等。它们对生态环境造成了严重的破坏，妨害着人们的健康，动植物的生长，甚至整个生态的平衡。因此必须对它们加以控制。我国煤炭的消费是直接燃烧，煤炭的直接燃烧造成我国大气典型的煤烟型污。

烟尘

烟尘是燃烧的必然产物。燃料在燃烧后由烟囱排出的烟气中含有各种粒度不同的尘粒,灰粒，炭黑粒子，灰粒子及粒状浮游物。

在煤炭燃烧外排的烟气中,主要污染物除了SO2、CO2和NOX外,还有一种比较严重的污染物就是烟尘。烟尘是燃煤过程中排放出来的固体颗粒物,其主要成分是二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙和未经燃烧的炭微粒等。常见的烟尘有黑烟、红烟、黄烟和灰烟。不同颜色的烟尘,其组成和来源各不相同。黑烟含有大量焦油、碳黑,主要来自燃煤、燃油业;红烟含有大量氧化铁,主要来自钢铁厂;黄烟含有大量氮氧化物。主要来自化工厂;灰烟主要来自水泥厂和石灰厂。全球每年约有1亿吨的烟尘排放到空气中,其中不乏有毒烟尘,会危及人类的健康。

CO2的污染现状及危害

煤炭中质量百分含量最高的元素就是碳元素,在煤炭燃烧时碳完全氧化产生CO2,不完全燃烧则生成CO。其中CO2是造成地球温室效应的主要原因。由于温室效应导致了地球温度上升、两极冰雪融化、海平面上升、陆地被淹没等不可估量的损失。大气的中CO2浓度从1870年的300mL/m3升到了1990年的355mL/m3,增加量为55mL/m3。其中,煤炭燃烧产生的CO2占了绝大数。

SO2的污染及危害

我国主要的SO2污染来源有硫酸厂尾气中排放的SO2、有色金属冶炼过程排放的SO2、燃煤烟气中的SO2等三个方面,其中燃煤烟气中的SO2仍是污染的主要来源。我国煤炭多为高硫煤(含硫量大于2%),其贮量约占煤炭总贮量的20%~25%。在全国煤炭的消费中,占总量约84%的煤炭被直接燃用,燃烧过程中排出大量的SO2,使我国成为三大酸雨区之首。

CO2控制技术

目前使用各种物理或化学溶剂的吸收吸附法是较为成熟的方法,特别是使用甲基乙醇胺为吸收剂的化学吸收法得到了广泛的研究与应用。但是对于燃煤电厂而言,烟气量大、含量低,使用这些CO2技术都会带来严重的能源损失,减少其净电能输出13%~37%。(1)基于CaO 碳酸化-煅烧循环的CO2分离技术。它是使用CaO与CO2反应以及生成产物CaCO3的煅烧这个循环过程来捕捉烟气中的CO2。这种技术可以用于燃烧烟气中CO2的分离,也可以用于气