煤的高挥发分是有利于锅炉燃烧效率提高的解析
煤质对锅炉效率的影响分析
煤质对锅炉效率的影响分析引言煤炭是一种重要的能源资源，广泛应用于各行各业。
在工业和居民生活中，锅炉作为常用的热能装置，对煤炭的质量要求较高。
煤质的好坏直接影响着锅炉的燃烧效率和经济性。
本文将对煤质对锅炉效率的影响进行分析，并探讨如何优化锅炉燃烧过程，提高燃烧效率。
煤质对锅炉效率的影响因素1. 煤质热值煤的热值是指单位质量煤在完全燃烧时释放的热量。
煤的热值高低直接影响着锅炉的热效率。
一般情况下，热值较高的煤炭燃烧释放的热量更大，燃烧效率相对较高。
因此，选择高热值煤对提高锅炉效率具有重要意义。
2. 煤质的挥发分和固定碳煤质中的挥发分是指煤在加热过程中所损失的质量百分比。
固定碳则是指煤中不会被加热蒸发的部分。
挥发分和固定碳的比例会影响燃烧的稳定性和热效率。
过高的挥发分会导致煤的燃烧不稳定，而过高的固定碳含量则会降低煤的燃烧效率。
因此，煤质中挥发分和固定碳的合理比例对锅炉效率有着重要影响。
3. 煤质的含硫量和灰分煤中的硫分会形成硫酸，使锅炉和烟囱产生腐蚀和结垢等问题，降低了锅炉的热效率和使用寿命。
同时，煤中的灰分会产生大量的灰渣，降低了锅炉的传热效率。
因此，降低煤中的含硫量和灰分对提高锅炉效率至关重要。
优化锅炉燃烧过程，提高燃烧效率1. 合理选择煤炭在选择煤炭时，应优先考虑煤的热值以及挥发分和固定碳的比例。
一般而言，热值较高且挥发分适中的煤质更有利于锅炉的高效燃烧。
此外，还需注意煤中的含硫量和灰分，避免选择含硫量和灰分过高的煤炭。
2. 控制燃烧参数合理控制燃烧参数对提高煤的燃烧效率至关重要。
其中，两个主要的参数是供氧量和燃料供给速率。
供氧量不足会导致煤炭燃烧不完全，而供氧过量则会增加烟气中的氧气含量，降低燃烧效率。
燃料供给速率过快会导致燃烧不稳定，而过慢则会降低燃烧效率。
因此，在实际操作中，要根据煤质的特点和需求合理控制供氧量和燃料供给速率。
3. 优化锅炉结构优化锅炉结构是提高燃烧效率的另一个重要方面。
煤质对锅炉效率的影响分析
煤质对锅炉效率的影响分析随着经济的发展，工业化和城市化的趋势不断推进，能源的需求也逐渐增大。
其中，煤作为我国最重要的能源之一，其使用量不断增加。
然而，煤的质量却是影响锅炉效率的一个至关重要的因素。
本文将从煤质的角度进行分析，探讨煤质对锅炉效率的影响。
一、煤质指标煤质指标一般包括热值、全水分、挥发分、灰分、固定碳、硫分、粒度等指标。
其中，煤的主要热值来自于其中的有机质，而杂质越少，则其热值越高。
1.1 热值热值是衡量煤质的重要指标之一。
一般而言，煤的热值越高，则其热效率也相应提高。
国内煤燃烧平均热值在2000~4500kcal/kg之间，而国外则更高，达到7000~8000kcal/kg。
1.2 水分煤的全水分一般在10%~20%之间，其中包括表面吸附水和内部结合水。
而煤水分过高，则会导致煤的热值下降，热效率降低，烟气量增加，其它排放物质也会增加。
1.3 灰分灰分是煤中的非燃性杂质，其含量与煤的质量、热值和利用价值有着重要的关系。
煤灰分过高，则使煤的热值降低，燃烧时易生成焦渣并污染环境，同时对锅炉产生腐蚀和磨损作用。
小于20%的灰分值被视为使燃烧效果最佳的范围。
1.4 挥发分挥发分是煤中的挥发性有机物，煤中挥发分的多少与煤种的质量有关。
其所占的比重越高，则煤的热值越高，煤的使用效率也更高。
二、煤质对锅炉效率的影响2.1 锅炉效率下降当煤的挥发分较高时，显然其所含的可燃气体较多，而且烧煤时所生成的灰渣和燃烧产物也较多，这会导致火焰温度降低，火焰反应速度变慢，进而降低锅炉的热效率。
而当灰分较高时，焦渣等非燃杂质容易在锅炉内部沉积形成障碍物，增加了锅炉内的热阻，导致了锅炉效率下降。
2.2 燃煤量增加当煤的灰分和水分较高时，燃煤量必然会增加。
而当燃烧产物和污染物随煤的质量降低而增多时，需要进行更多程度上的净化，同时会增加运行成本，降低锅炉效率。
2.3 锅炉使用寿命缩短煤的杂质越多，灰渣就越容易形成，进而对锅炉产生腐蚀和阻塞作用，从而缩短锅炉的使用寿命。
影响煤粉气流着火的因素
影响煤粉气流着火的因素首先从燃料因素考虑，主要从燃料品质和煤粉细度和颗粒分布来看：1. 挥发分：通常挥发分越高的煤，着火温度越低、火焰传播速度越快，且热稳定性好，同时挥发分发热量越高的煤也更容易着火，所以挥发分含量越高，发热量大的煤粉与高温烟气混合加热后能更快的让部分煤达到着火温度，更快的使部分煤粉气流着火，2.更快的通过火焰传播，使全部煤粉气流着火。
2. 水分：对同种煤来说，水分含量越高，加热煤粉气流的一部分热量用于水分的蒸发和过热，使着火温度增加，着火推迟，同时水分还会影响火焰的传播速度，水分含量大时，火焰的传播速度变低。
但内部水蒸发后有利于内部反应表面积增加提高着火能力和着火速度。
也就是说水分含量越高的煤不利于着火，会因吸热而使着火热变大从而推迟部分煤粉烟气流着火，延迟火焰传播和全部煤粉气流着火，但在二次风时由于内部反应表面积增加，着火能力和燃烧速度提高，焦炭会更易于燃烧，一定程度下能加快反应速度。
3. 灰分：灰分含量增加时，煤粉的发热量会下降很大，燃烧煤就要增多，而着火热与燃量成正比，灰分越高的煤着火比较困难，且灰分覆盖在煤粉表面上减少与氧气的接触面积使着火比较困难，火稳定性差。
因此，灰分含量越高，部分煤气气流要洗后更多的着火热来达到着火温度使部分煤粉气流着火推迟，且灰分高的煤会更易结渣和积灰从而影响锅炉的传热效率。
甚至还会造成燃烧不完全，增加固体未完全燃烧热损失。
4.发热量：发热量大可以使煤的分解速度加快，迅速释放出挥发分，所以发热量越高的煤，越易着火，所需的着火热也就越低，能更快达到着火温度，加快部分煤粉的燃烧和火焰的传播，并且稳定的燃烧。
5.煤粉的细度及煤粉的颗粒分布：煤粉越细，挥发分更易析出，也更易加热同时单位质量的煤粉在相同的环境下，越细的析出的挥发分越多，浓度也更大所以煤粉也更易着火，着火温度也越低，火焰传播速度也更快。
且煤粉细度越均匀则火稳定性更好，且更容易燃烧，在越细的煤粉着完以后，焦炭更细小，与空气的反应表面积相对粗煤粉大，提高了着火能力和燃烧速度加快了煤粉的燃尽。
浅谈提高锅炉燃烧效率的措施
浅谈提高锅炉燃烧效率的措施摘要：抓好锅炉节能工作，提高锅炉燃烧效率降低燃料消耗量，节约能源，减少烟尘对自然环境的影响，对提高能源利用效率，促进节能降耗，落实国家《节能法》有着重要意义。
本文对提高锅炉燃烧效率提几点建议。
关键词：锅炉；燃烧效率；措施所谓燃烧，是指燃料中的可燃质同空气中的氧激烈进行的放热和发光的化学反应过程。
研究燃烧的目的就是要尽可能地使燃料在锅炉的炉膛内迅速而又良好地燃烧，以求将化学能迅速而又最大限度地转化为热能。
燃烧时，如果燃料的可燃质与空气中的氧能够充分化合，把热量全部释放出来，这种情况就叫完全燃烧。
反之，因各种原因不能充分化合，在燃烧产物中还会有部分可燃物质，则称为不完全燃烧。
一、提高锅炉燃烧效率的措施在锅炉运行中，由于操作不当或者设备原因都会引起排烟量增大或排烟温度异常升高，造成排烟热损失增加，使锅炉热效率下降，为了降低排烟热损失可以采取以下措施。
1.1煤粉燃烧器运行合理锅炉的燃烧器沿炉膛高度布置，一次风粉喷口有数层，当锅炉负荷发生变动时，根据锅炉的运行状况，合理地投停不同层次的燃烧器，会对排烟温度有所影响，在锅炉正常运行的情况下，一般下层燃烧器先投用，这样可使排烟温度和炉膛出IEI温度保持正常。
1.2减少受热面积灰和结渣锅炉运行中受热面会积灰和结渣，由于灰和熔渣的传热系数比较小，会增加受热面的热阻。
在锅炉受热面积相同的情况下，如果积灰和结渣比较严重，传给工质的热量将大幅度减少，会使炉内各段烟温升高，从而提高排烟温度。
运行中，调整风、粉配比合理，风速和风率适当，防止煤粉冲刷炉墙，防止炉膛局部温度过高，这些措施能有效地抑制飞灰黏结到受热面上形成结渣。
为了保证锅炉的正常运行，必须定期对受热面进行吹灰和除渣，可防止和减轻积灰、结焦，从而保持排烟温度正常。
1.3降低给水温度的影响如果锅炉给水温度降低，将会增大省煤器传热温压，省煤器吸热量增大，在同等燃料量情况下使排烟温度下降。
但是，如果锅炉蒸发量保持不变，因为省煤器出口水温发生下降，蒸发受热面所需热量增大，就需增加燃料量，使锅炉各部烟温升高。
浅谈锅炉工提高锅炉燃烧效率降低燃料消耗量的措施
浅谈锅炉工提高锅炉燃烧效率降低燃料消耗量的措施【摘要】锅炉工在进行司炉操作过程中，应采取切实可行有效措施，提高锅炉的燃烧效率、降低燃料消耗量，以实现节能降耗的目的。
【关键词】提高锅炉燃烧效率措施能源是国民经济发展的关键性问题，也是全球共同关注的问题。
随着我国经济的快速发展，对能源的需求越来越多。
据国家有关部门统计，2010年全国总耗煤25.8亿吨，其中锅炉用煤达到22亿吨，锅炉用煤占全国总耗煤的85.3%。
如果我国锅炉的热效率能够提高10%，节约的能耗则相当于三峡水库一年的发电量。
因此，抓好锅炉节能工作，提高锅炉燃烧效率降低燃料消耗量，节约能源，减少烟尘对自然环境的影响，对提高能源利用效率，促进节能降耗，落实国家《节能法》有着重要意义。
1 燃烧的概念所谓燃烧，是指燃料中的可燃质同空气中的氧激烈进行的放热和发光的化学反应过程。
研究燃烧的目的就是要尽可能地使燃料在锅炉的炉膛内迅速而又良好地燃烧，以求将化学能迅速而又最大限度地转化为热能。
燃烧时，如果燃料的可燃质与空气中的氧能够充分化合，把热量全部释放出来，这种情况就叫完全燃烧。
反之，因各种原因不能充分化合，在燃烧产物中还会有部分可燃物质，则称为不完全燃烧。
2 迅速而良好燃烧的必要条件燃料在炉内燃烧，应在保证稳定燃烧的基础上，提高燃料的完全程度，也就是使燃料在炉内达到迅速而良好的燃烧。
为此，必须具备下述基本条件：2.1 相当高的炉内温度锅炉炉膛温度越高，燃烧越快，焦炭燃烧越完全。
2.2 合适的空气量燃烧的好坏与进入炉内的空气量有很大关系。
如果按理论空气量供给空气，由于在炉膛中不能保证每一个可燃质分子与氧分子都充分接触，因此将造成不完全燃烧损失；如果送入的空气量大于理论空气量过多，又会使排烟量增大，造成排烟热损失增加，也可能降低炉膛温度，影响正常燃烧。
因此，为保证燃料的良好燃烧，炉膛内应保证最佳的过量空气系数。
2.3 燃料与空气的良好混合燃料和空气混合是否良好，对能否达到迅速而良好燃烧起着很大的作用。
煤的挥发份对锅炉燃烧有什么影响
煤的挥发份对锅炉燃烧有什么影响锅炉配煤中对挥发份的要求，入炉煤的挥发份标准，煤的挥发份对锅炉燃烧效率有哪些影响。
煤的挥发分，即煤在肯定温度下隔绝空气加热，逸出物质(气体或液体)中减掉水分后的含量。
剩下的残渣叫做焦渣。
由于挥发分不是煤中固有的，而是在特定温度下热解的产物，所以准确的说应称为挥发分产率。
煤的挥发分不仅是炼焦、气化要考虑的一个指标，也是动力用煤的一个重要指标，是动力煤按发热量计价的一个帮助指标。
挥发分是煤分类的重要指标。
煤的挥发分反映了煤的变质程度，挥发分由大到小，煤的变质程度由小到大。
如泥炭的挥发分高达70%，褐煤一般为40～60%，烟煤一般为10～50%，高变质的无烟煤则小于10%。
煤的挥发分和煤岩组成有关，角质类的挥发分最高，镜煤、亮煤次之，丝碳最低。
所以世界各国和我国都以煤的挥发分作为煤分类的最重要的指标。
挥发分凹凸好坏主要是看你的煤的用途。
假如作动力煤，那挥发分高，煤简单燃烧。
但假如做炼焦用煤，挥发分假如太高，可能会影响到焦炭的质量。
由于不同煤矿的煤炭品质不一，挥发分不一样，需要将不同的煤炭配比，掺在一起送入锅炉。
煤中挥发分的含量对链条炉的着火和燃烧有着至关重要的影响煤在燃烧时，挥发分首先析出和空气混合并燃烧。
其在空气中所占的比例直接关系到火焰的传播速度，挥发分适当，着火时机也恰当。
炉膛初始温度提高，火焰传播速度增加，从而使炉膛温度更高、更有利于后面的燃烧。
挥发分过高会因无法燃尽而造成化学不完全燃烧损失增加，降低锅炉热效率。
挥发分过低，着火推迟，燃烧与燃尽阶段相对缩短，造成机械不完全燃烧增加，有的还会烧坏后拱。
对于油田所用的小型链条炉,采纳挥发分为23%左右的煤效果最好。
浅谈高挥发份
浅谈挥发份由于近期上的煤挥发份高达35%，这样的挥发份在以前很难碰到的，对于运行燃烧调整来说，增加了一定的风险，锅炉专业也下发了相关的技术措施。
在这我谈谈我对挥发份对燃烧的影响。
煤粉颗粒由挥发份、固定碳、水分和灰份等部分组成，由于挥发份能在较低温度下析出和燃烧，随着燃烧放热，焦碳粒的温度迅速提高，为其着火和燃烧创造了极为有利的条件。
另外，挥发份的析出还增大了焦碳颗粒的内部空隙和外部反应面积，有利于提高焦碳的燃烧速度。
因此，挥发份含量越大，煤中难燃的固定碳含量越少，煤粉越容易燃尽；挥发份析出产生的空隙多，增大反应表面积，使燃烧反应加快。
挥发份含量降低时，煤粉气流着火温度显著升高，着火热也随之增大，着火困难，达到着火所需要的时间变长，燃烧稳定性降低，火焰中心上移，炉膛辐射受热面吸收的热量减少，对流受热面吸收的热量增加，容易造成末级过热器、再热器超温甚至爆管。
同时尾部排烟温度升高，排烟损失也加大。
挥发份变化对锅炉燃烧及设备的影响当煤质挥发份较高时，由于为热风送粉，气粉混合温度高，容易引起制粉系统放炮、喷燃器烧损或变形严重、煤粉管道烧坏现在这段时间上的煤挥发份都有的上的煤确实很高，对这样的煤种我们要更加重视！近期锅炉专业专门下发了关于高挥发分煤燃烧的注意事项。
在燃用高挥发份煤种期间，我们应该做些什么呢？1.上班后后要及时了解入炉煤的化验单，了解煤的发热量，挥发份，水分等重要参数。
假如挥发份高，在运行中一定要引起高度的重视，采取相应的调整方法。
、2.假如烧到挥发份高的煤种经常多看看喷燃器喷口温度，发现异常应查明原因，及时消除。
喷燃器喷口温度的变化直接反映出其内部的温度变化，经常多观察喷燃器喷口温度变化，可以直观地反映出喷燃器是否燃烧。
在#3，#6炉已经安装了这样的温度测点，其他炉还是要加强就地看火孔的检查。
3.如果喷口着火较近，可以适当开大喷口着火较近磨的周界风和上下挨近二次风门，提高二次总风压。
4.在安全的情况下，尽量提高一次风压。
电厂锅炉用煤对煤质的要求
电厂锅炉用煤对煤质的要求动力煤小知识电厂锅炉用煤对煤质的要求一、电厂锅炉按燃烧方式分类1、层燃炉。
层燃炉有炉箅（也叫炉排）、煤炭或其他固体燃料在炉箅上的燃烧层内燃烧。
燃烧所用空气由炉箅下送入。
穿过燃料层进行燃烧反应。
部分未燃尽的可燃气体和被气流吹起的细粒燃料，仍可在燃料层上的炉膛空间中继续燃烧。
2、室燃烧。
室燃烧炉中的燃料主要是在炉膛空间悬浮燃烧。
这是电厂锅炉的主要燃烧方式。
在燃烧煤粉的室燃炉中，由于排渣方式不同，又可分为固态排渣煤粉炉和液态排渣煤粉炉。
3、旋风炉。
旋风炉是一个以圆柱形旋风筒作为主要燃烧室的炉子。
气流在筒内高速旋转，煤粉气流沿圆筒切向送入或由筒的一端旋转送入。
较细的煤粉在旋风筒内悬浮燃烧，较粗的煤粉则贴在筒壁上燃烧。
筒内的高温和高速旋转气流使燃烧加速，并溶化灰渣，形成液态排渣。
旋风筒有立式和卧式两种，可燃用粗煤粉和煤屑。
4、火炬层燃炉。
用空气或机械播撒方式把煤炭抛入炉膛空间，然后落到炉箅上的燃烧方式称为火炬层燃。
实际上有些细煤悄在炉膛中完全燃尽，较大颗粒可能在空间着火后再落到煤层上继续燃烧。
大的煤块则在落到煤层上以后才开始着火燃烧。
这种炉子往往配以链条炉箅，并且用于容量不大的锅炉。
5、沸腾炉。
沸腾炉也称液态化燃烧炉，这是一项正在发展的新炉型。
炉子底部为一多孔的布风板，空气以高速穿过孔眼，均匀进入布风板上床料层中，床层中的物料为固体颗粒和少量煤粒，当高速空气穿过时床料上下翻滚，形成“沸腾”状态。
在沸腾过程中煤粒与空气有良好的接触混合，燃烧快，效率高。
床层内安置以水和蒸汽（或空气）为冷却介质的埋管，把床层温度控制为700-1000。
沸腾炉可在常压下工作，并正在研究在增压下工作的沸腾炉。
由增压沸腾炉出来的高温燃气，除尘后可送入燃气轮机，而由埋管出来的蒸汽则送入汽轮机，这样就形成燃气—蒸汽联合循环。
6、循环流化床锅炉。
循环流化床锅炉是在沸腾炉基础上发展起来的一种锅炉，其性能指标超过沸腾炉。
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关于高挥发分煤燃烧特性的调研分析一、调研结论：煤的高挥发分是有利于锅炉燃烧效率提高的。
目前所规定的锅炉用煤的挥发分为28~37%，主要是为了限制低挥发分煤；煤的挥发分大于37%更有利于点火和燃烧。
工业锅炉中高挥发分煤的燃烧状况优于低挥发分煤，但考虑通常情况下不能保证高挥发分煤的供给，才限定了煤的挥发分小于37%。
锅炉燃烧主要通过燃烧温度、配风和后续脱硫脱硝等方式实现清洁燃烧，燃用高挥发分煤的主要风险是NOx排放量可能会增加。
下面通过文献分析及实验事实进一步明确高挥发分煤在工业锅炉燃烧过程中NOx排放规律。
二、文献分析：我国煤炭储量中低变质烟煤储量丰富，约占32%，尤其是发现内蒙古和陕西的神府-东胜矿区，以及新疆的准东-哈密矿区储存着大量的长焰煤和不黏煤，预计地质可采储量约为5000 亿吨。
其煤质共同特点为挥发分较高，均在33%~45%之间,易着火和燃尽,煤中灰分较少，属于低-特低灰煤，煤灰成分中K,Ca,Na 等碱金属的成分较高，灰熔点较低，普遍低于1200℃，在燃烧过程中易结渣和沾污。
这部分煤中水分差异较大，收到基水分变化范围从10%~30%之间。
高挥发分煤在进入燃烧区域之后迅速升温，释放大量挥发分，能够快速着火燃烧，因而高挥发分煤机组具有燃烧效率高、机组负荷灵活性好的特点。
与此同时燃用高挥发煤的过煤程中也会有一些安全威胁，主要包括高挥发分煤的氧化自燃，甚至是爆炸和低灰熔点的高挥发煤的炉膛结渣和沾污问题。
前者主要是高挥发分煤中氧含量较高，挥发分析出温度较低，而且挥发分释放量大，因而容易在堆积状态下发生自燃和在制粉系统中干燥和输送过程中，由于缓慢释放出挥发分的迅速着火而发生爆炸，因而对于高挥发分煤要合理控制煤粉的堆放和上煤过程，不形成过多的煤粉堆积或者过长的堆积时间。
保证制粉系统的气密性，提高煤粉细度和选择合适的磨煤机出口一次风温；后者主要是由于进入炉膛之后高挥发分煤的释放的大量挥发分迅速着火燃烧使炉膛的温度迅速上升同时产生大量的NOx。
另外高挥发分煤由于燃烧初期热负荷较大和煤灰成分中低灰熔点的碱金属含量高，往往形成结焦和水冷壁玷污。
可以通过四种办法加以缓解：一是合理的炉膛结构设计，选择适当大的炉膛结构参数能够改善炉内的燃烧状况，能够同时实现增加烟气的停留时间，降低屏底的烟气温度和降低炉膛热负荷参数，这是对燃用具有严重结渣倾向煤种最直接的防结渣措施；二是采用动力用煤的混烧，主要用于解决炉膛的结渣问题，采用灰熔点较高的煤与这些低灰熔点的高挥发分煤混烧可以有效的提高燃煤灰熔融特性，缓解炉膛结渣的问；三是合理布置吹灰器，在炉膛、屏区和对流受热面中布置完备的吹灰器，并定期吹扫，能够有效的解决炉内的严重结渣所造成的安全生产问题；四是是通过分级空气燃烧，限制燃烧初期的热负荷。
因高挥发分煤种的着火和燃尽效果均较好，降低炉膛燃烧器区域的温度，既能够减轻炉膛结渣的倾向，同时可以有效的控制燃烧初期NOx的生成量，降低机组的NOx的排放。
三、实验研究：相关实验所采用的反应器是采用多段加热和控温的携带流反应器,实验装置。
实验系统主要由加热系统、配风系统、给粉系统、冷却系统和取样系统构成。
实验选取了元宝山褐煤（YBS）、白音华褐煤（BYH）、伊敏褐煤（YM）、小龙潭褐煤（XLT）、准东烟煤（ZD）和神华烟煤（SH）六种高挥发分煤。
实验研究了六种我国典型高挥发分煤在原始不分级和最优再燃工况条件下煤粉的燃烧特性和NOx生成特性。
1、原始不分级条件下不同煤种的燃烧和排放特性图4-8 至图4-13不同煤种的燃烧和排放特性从图4-8~4-13中可以看出高挥发分煤的煤粉在距燃烧器出口的停留时间为0.5s 处挥发分迅速释放并着火,氧量下降，同时产生大量的NOx，随着氧量的消耗，由于焦炭等其它能够参与还原作用的物质的存在，炉膛的沿轴向的NOx排放量缓慢下降。
原始不分级条件下不同煤种的NOx的排放浓度均在950mg/Nm3~1250 mg/Nm3左右，且与煤粉中含氮量呈正相关关系，SH 烟煤和BYH 烟煤的含氮量高于YBS 褐煤和YM 褐煤，因而其初始排放浓度高于后两种褐煤，而XLT 褐煤的排放浓度偏低的原因可能是XLT 褐煤的高含氮量导致的氮转化率的下降抵消了含氮量增加的影响，使得煤粉含氮量对XLT 褐煤的NOx排放量增加的趋势不明显[27-28]。
对比YM 褐煤、BYH 褐煤与XLT 褐煤、SH 烟煤可以发现前两种煤在0.5s 处得NOx释放量约为1800mg/Nm3,大于XLT 褐煤和SH 烟煤该时刻的释放量,这主要是因为煤中挥发分含量越高,燃料氮转化为挥发分氮的比例增加,燃烧初期生成的NOx量越大。
如果燃烧初期气氛为弱还原性,挥发分氮转化为NCO、HCN 等含氮中间产物也会比较高,有利于再燃区的还原反应。
比较这六种煤的含碳量和原始NO 排放量可以发现对于高挥发分煤低阶煤的原始NO 排放浓度与煤变质程度关系不大。
通过图4-14 可以发现，六种煤种的燃尽率均在97%以上，褐煤的燃尽率略好于烟煤,，这个结果与气相产物中CO 的体积浓度相吻合。
通过各元素的转化率对比可以发现不同煤种的C/H/N 元素转化率接近,均在97%以上,燃烧效果较好,同时可以发现干燥基含氮量最高的XLT 褐煤的氮元素的释放率明显偏低,约为84%,其氮元素转化率为最低,说明XLT褐煤在煤粉燃烧过程中氮元素的释放受到抑制,与其它煤种相比XLT 褐煤的元素更多的残留在固相中,从而也会造成其原始工况下NOx的排放值低于含氮量略少的SH 烟煤和BYH 褐煤。
通过各元素的转化率对比可以发现不同煤种的C/H/N 元素转化率接近,均在97%以上,燃烧效果较好,同时可以发现干燥基含氮量最高的XLT 褐煤的氮元素的释放率明显偏低,约为84%,其氮元素转化率为最低,说明XLT褐煤在煤粉燃烧过程中氮元素的释放受到抑制。
与其它煤种相比XLT 褐煤的元素更多的残留在固相中,从而也会造成其原始工况下NOx的排放值低于含氮量略少的SH 烟煤和BYH 褐煤。
2、再燃条件下不同煤种的燃烧和排放特性为了验证不同高挥发分煤再燃特性,本实验中设计煤粉再燃工况是通过将煤粉分为一次风粉和再燃燃料两股给入,同时将风量按照模拟实际燃煤锅炉燃烧方式依次分为一次风、二次风、再燃携带空气和燃尽风。
图4-14 至图4-19 表示不同煤种在对应选取的最佳的再燃工况中燃烧特性和NOx的排放特性。
本实验的各种高挥发分煤的再燃实验工况中主燃区和再燃区的过量空气系数和烟气停留时间均相同,过量空气系数α=0.8，气的停留时间是通过烟气量计算得出的从燃烧器出口沿炉膛轴向化学反应时间,主燃区的停留时间选取1.0s,而再燃区的停留时间兼顾再燃效果和实际的工业应用选取0.8s,通过对比这六种高挥发分煤的再燃实验结果表明,高挥发分褐煤和烟煤的利用煤粉再燃技术降低NOx 效果非常明显,采用深度燃料分级技术(主燃区过量空气系数α<1)可以将NOx的质量排放浓度降到180~350mg/Nm3。
比较最终NOx排放值可以发现，采用煤粉再燃技术高挥发分烟煤NOx的排放值有可能会低于高挥发分褐煤，例如ZD 烟煤的最低NOx排放值少于YBS、BYH 和XLT 褐煤，这是由于高挥发分煤与褐煤的挥发分含量比较接近,煤粉再燃特性受煤及煤焦的其它理化特性影响表现显著。
为了验证不同高挥发分煤再燃特性,本实验中设计煤粉再燃工况是通过将煤粉再燃过程是将一部分的煤粉在主燃区的下游推迟喷入的,因而必然会造成煤粉的燃烧总停留时间减少,可能会出现燃尽效果变差的问题。
因而在实际应用煤粉再燃技术的时候考虑到经济性来综合选用再燃过程燃烧参数。
图4-23 表示再燃工况条件下尾部点的固体样品中C-H-N 元素的转化率。
实验选取的样品是不同煤种的最佳再燃工况尾部点(烟气停留时间为 3.0s)的固体产物和气体产物样品。
图4-22 表明这几种高挥发分煤在再燃条件下燃烧效率变化不大,燃尽率均在95%以上,采用煤粉再燃技术降低NOx的同时没有影响煤粉的燃尽效果,同时在炉膛尾部监测的气相产物中CO 浓度也基本上在100ppm 以下,气相不完全燃烧热损失也很小,从图中可以发现YM、ZD、SH 煤三种含碳量略高的煤种在再燃过程中燃尽效果比YBS、BYH 和XLT 三种煤差一些,影响高挥发分煤再燃效果燃尽率的主要因素是煤中含碳量,与再燃效果无直接关联。
从图4-23 可以看出,不同煤种在再燃工况下C、H 转化率均在97%以上,表明煤粉的燃尽效果很好,而N 元素的转化率出现两个低值,分别是YBS 褐煤(94%)和XLT 褐煤(88%),这两种褐煤的N 元素的转化率偏低,既有利于降低NOx 的生成量,同时也会导致再燃区HCN、NH3的生成量减少,从而减弱再燃还原NO 的能力。
3、实验结论1)不同煤种的原始不分级下NOx的初始排放浓度均在950mg/Nm3~1250mg/Nm3左右，且与煤粉中含氮量呈正相关关系，煤中氮元素含量过大对煤粉燃烧过程中NOx释放抑制作用明显，同时还与煤粉元素释放特性尤其是氮元素的释放特性有关。
2)在原始工况下这六种高挥发分煤的燃尽率均在97%以上,其中褐煤的燃尽效果略好于烟煤,通过尾部点固体灰样中C/H/N 元素转化率分析可以得出这六种高挥发分煤的燃尽效果均很好,发现XLT 褐煤的N 元素转化率低于其它五种煤,导致其NOx生成量略低。
3)高挥发分褐煤和烟煤的利用煤粉再燃技术降低NOx效果非常明显,采用包括深度燃料分级技术(主燃区过量空气系数α<1)可以将NOx的质量排放浓度降到180~350mg/Nm3(6%O2),高挥发分褐煤的再燃还原反应所需的时间比高挥发分烟煤长一些,采用煤粉再燃技术,与高挥发分褐煤相比,高挥发烟煤有可能会实现更低的NOx排放值。
4)不同高挥发分煤再燃过程中燃尽效果没有明显降低,高挥发分煤通过煤粉再燃技术能保证燃烧效率的同时实现较低的NOx排放量,在本实验条件下再燃还原效率均在66%以上,YM 褐煤的还原效率高达80%,分析元素转化率分析发现,XLT 褐煤和YBS 褐煤再燃工况条件下N 元素的转化率偏低。
总之，煤进入到高温环境之后,依次完成预热干燥、挥发分析出、挥发分和焦炭的着火燃烧和焦炭的燃尽过程。
在这四个过程中除了第一个环节不存在氮氧化物的生成之外，其他过程都会有NOx的生成，而且在不同的过程中受到不同的因素的影响。
综合来看，煤质特征尤其是煤变质程度是影响各个过程的燃烧状态和氮氧化物等污染物生成的主要因素。
一般来说，低阶煤（高挥发分）具有着火迅速、前期NOx生成量大、燃尽效果好的特征，而与之对应的高阶煤（低挥发分）着火较慢、前期燃烧程度小、燃尽时间长。
通过从不同挥发分煤的燃烧过程和NOx污染物的生成规律可知，高挥发分煤是较理想的工业锅炉燃料，以挥发分高限定燃料品质不具有科学依据。