揮發(fā)份對煤炭燃燒時的影響
發(fā)布時間：
2025-11-19
揮發(fā)份對煤炭燃燒時的影響
煤進(jìn)入爐膛后加熱，首先是揮發(fā)析出、著火燃燒，釋放的熱量加熱煤粉氣流，最后達(dá)到焦碳的著火溫度，使煤粉燃燒。因此，揮發(fā)分是判別煤的著火、燃燒特性的首要指標(biāo)。
煤進(jìn)入爐膛后加熱，首先是揮發(fā)析出、著火燃燒，釋放的熱量加熱煤粉氣流，最后達(dá)到焦碳的著火溫度，使煤粉燃燒。因此，揮發(fā)分是判別煤的著火、燃燒特性的首要指標(biāo)。 揮發(fā)分燃燒產(chǎn)生的熱量多少，取決于原煤揮發(fā)分的數(shù)量與揮發(fā)分的熱值。如果原煤的揮發(fā)分多，揮發(fā)分的熱值也高，則揮發(fā)分燃燒產(chǎn)生的熱量就高，容易硡到焦炭的著火溫度，使焦碳提早著火，火焰較穩(wěn)定，如褐煤、煙煤等。反之，如果揮發(fā)分燃燒產(chǎn)生的熱量較少，焦炭不容易著火，火焰就不穩(wěn)定，如無煙煤、貧煤等。
揮發(fā)分的主要在分是低分子烴類，如甲烷、乙烯、乙烷、丙烯等，以及一氧化碳、二氧化碳、硫化氫和常溫下呈液態(tài)的笨、酚類化合物。一般說來，揮發(fā)分少的煤種，其揮發(fā)分中含氧成分很少，主要是碳?xì)浠衔?，因此揮發(fā)分的發(fā)熱量及開始逸出的溫度都比較高；而揮發(fā)分多的煤種，含氧高，揮發(fā)分逸出的溫度低，發(fā)熱量也低。
揮發(fā)分的釋放量不僅與煤種有關(guān)，而且與加熱速度、加熱溫度、煤粒尺寸等許多因素有關(guān)。工業(yè)分析中揮發(fā)分是在加熱速度較低的條件下得到的，而實(shí)際燃燒中，爐膛火焰中心溫度高達(dá)1500~1600℃，在這種快速加熱的情況下，所釋出的揮發(fā)分為工業(yè)分析揮發(fā)分的1.00~1.35倍。另外，如果煤粉磨制得細(xì)，揮發(fā)分的釋放量也會相對的增加。揮發(fā)分釋放的多少，將影響揮發(fā)分與空氣組成的氣體混合物中可燃物的濃度，而可燃物濃度與揮發(fā)分成分又影響可燃混合物的溫度。如果混合物中的可燃物濃度達(dá)到著火濃度要求，溫度又足夠高，就會著火燃燒，而揮發(fā)分的燃燒速度則主要是受煤的熱解速度控制的，有的煤種，如果揮發(fā)分褐煤，揮發(fā)分雖高，但灰分也多，阻礙揮發(fā)分釋出，又減少煤的空隙率和反應(yīng)表面積，因此后期的燃燒速度比煙煤低，燃盡性能較差。 但是，一般說來由于揮發(fā)分的活化能比焦炭的活化能低，因此揮發(fā)分的著火比焦炭早，在煤粒表面形成脫體火焰鋒面，火焰鋒面熱量通過導(dǎo)熱和輻射傳給焦炭粒，使炭粒著火燃燒；揮發(fā)分少的煤，著火溫度較高，不能迅速燃燒。雖然這個圖所示的是近似曲線，只能做定性分析的參考，但可以從中看出煤的揮發(fā)分對燃燒的穩(wěn)定及對制粉、送粉系統(tǒng)運(yùn)行安全的影響。
揮發(fā)分對燃燒的經(jīng)濟(jì)性也有較大的影響。實(shí)驗(yàn)表明，隨著煤的Vdaf的提高，鍋爐的飛灰可燃物（q4）減少，因此，煤的Vdaf這個指標(biāo)對燃燒所需的空間、空氣過剩系數(shù)、熱風(fēng)溫度和煤粉細(xì)度，以及送煤方式、風(fēng)粉條件等，都有很大的影響。 煤粉爐對煤的揮發(fā)分適應(yīng)范圍較廣。煤粉爐可以設(shè)計成燃燒高揮發(fā)分的褐煤，也可以設(shè)計燃燒低揮發(fā)分的貧煤、瘦煤，甚至無煙煤。但是，煤的揮發(fā)分對煤粉爐燃燒器的形式、布置，爐膛形狀的大小和燃燒帶的敷設(shè)有較大的關(guān)系；對煤粉爐的點(diǎn)火、助燃油系統(tǒng)的設(shè)計,以及空氣預(yù)熱器的大小、制粉系統(tǒng)的型式和防爆措施的設(shè)計等,都有直接的影響。因此，對已經(jīng)制造定型的某一臺煤粉爐來說，不可能各種揮發(fā)分的煤都能燒。例如，原來設(shè)計用低揮發(fā)分的煤的爐子，改燒高揮發(fā)分煤后，爐膛火焰中心逼近噴燃器出口處，可能燒壞噴燃器造成停爐事故，也可能因?yàn)榛鹧嬷行奈恢闷笔够鹧娉錆M爐膛的程度惡化，造成爐膛前后煙溫偏差大，水冷壁受熱不均勻，甚至使正常的水循環(huán)被破壞，引起管子局部過熱，脹粗或爆管等。反近，原來設(shè)計燒用高揮發(fā)分煤的爐子，改燒低揮發(fā)分煤后，火焰中心遠(yuǎn)離噴燃器出口，送入煤粉時得不到高溫?zé)煔饧訜?，就會推遲著火，相應(yīng)縮短了煤粉在爐內(nèi)燃盡的時間與空間，還使?fàn)t溫降低而影響燃燒速度，降低煤粉燃盡度，增加飛灰可燃物，機(jī)械未完全燃燒熱損失也隨之增加。因此，供應(yīng)電廠用煤要盡可能考慮鍋爐原設(shè)計選用煤種的揮發(fā)分。當(dāng)然，實(shí)際供應(yīng)煤種的揮發(fā)分?jǐn)?shù)值有些變化，可以通過調(diào)節(jié)來適應(yīng)，一般說來，向偏高方向的變化，比較容易通過調(diào)節(jié)適應(yīng)，使燃燒穩(wěn)定；而向偏低方向的變化，則需通過強(qiáng)化著火來調(diào)節(jié)，如用回流熱煙氣加熱一次風(fēng)混合物，升高混合物的初始溫度，促使著火提早，以及提高煤粉濃度和煤粉細(xì)度等方法來穩(wěn)定燃燒。但是，調(diào)整操作是有一定限度的，如果揮發(fā)分相差太大，只能用改爐辦法來適應(yīng)。例如，調(diào)換噴燃器，增加或減少燃燒帶敷設(shè)，甚至改變爐膛結(jié)構(gòu)等。 燃用煤屑的臥式旋風(fēng)爐，要求煤的揮發(fā)分適中，一般要求煤的Ｖdaf＞12％，這樣才能產(chǎn)生強(qiáng)光火焰，輻射給旋風(fēng)室爐壁以充足熱量，以保證灰渣層具有很高的溫度。揮發(fā)分過高的煤，一進(jìn)入旋風(fēng)燃燒室立刻氣化，在旋風(fēng)室爐壁上只是焦炭。揮發(fā)分越多，剩余焦炭越少，爐壁處的溫度就低，造成出渣困難，旋風(fēng)室被未熔化的灰燼堵死。而揮發(fā)分太少的煤，在燃燒室里有只有一部分能燃燒，大部分煤屑沿旋風(fēng)燃燒室的中心而過，直到喉部及燃盡室才燒著，導(dǎo)致燃燒不完全。 燒煤粉的立式旋風(fēng)爐，煤種適應(yīng)范圍較廣。因?yàn)樵谶@種燃燒室時燃燒的是煤粉，煤粉被引至旋風(fēng)室的周圍，連揮發(fā)分也都散到旋風(fēng)室的爐壁上燃燒，整個旋風(fēng)燃燒室都充滿了強(qiáng)光火焰。因此，方式旋風(fēng)爐不但可以設(shè)計燒長焰煤、褐煤，而且也可設(shè)計燒無煙煤，比臥式旋風(fēng)爐對煤種適應(yīng)范圍廣。
鍋爐燃燒器的形式和一、二次風(fēng)的選擇、爐膛形狀及大小燃燒帶的敷設(shè)、制粉系統(tǒng)的選型和防爆措施的設(shè)計等都與揮發(fā)分有密切關(guān)系。所以在供應(yīng)煤時應(yīng)盡可能根據(jù)原設(shè)計煤種的揮發(fā)分供給；若不能按原設(shè)計煤種供煤，可以通過調(diào)整一次風(fēng)的風(fēng)量、風(fēng)溫，改變煤粉細(xì)度，調(diào)整火焰中心位置，改變一、二次風(fēng)比等措施改善燃燒運(yùn)行工況，但這種調(diào)節(jié)措施是有限度的，只有在揮發(fā)分相差不大時才適用?！]發(fā)分燃燒產(chǎn)生的熱量多少，取決于原煤揮發(fā)分的數(shù)量與揮發(fā)分的熱值。如果原煤的揮發(fā)分多，揮發(fā)分的熱值也高，則揮發(fā)分燃燒產(chǎn)生的熱量就高，容易硡到焦炭的著火溫度，使焦碳提早著火，火焰較穩(wěn)定，如褐煤、煙煤等。反之，如果揮發(fā)分燃燒產(chǎn)生的熱量較少，焦炭不容易著火，火焰就不穩(wěn)定，如無煙煤、貧煤等。
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