硅酸鹽熱工基礎(chǔ)第四章

1、燃料及其燃燒干燥干燥預(yù)預(yù)熱熱干餾干餾時間時間溫溫度度吸熱、不需空氣吸熱、不需空氣揮發(fā)物種類、多少揮發(fā)物種類、多少 煤的結(jié)構(gòu)特點煤的結(jié)構(gòu)特點 煤是由很多不同結(jié)構(gòu)的含煤是由很多不同結(jié)構(gòu)的含C C、H H、O O、N N、S S的的有機聚合物粒子有機聚合物粒子和和礦物雜質(zhì)礦物雜質(zhì)混合而成，混合而成，各種有機聚合物粒子之間常由不同的碳氫各種有機聚合物粒子之間常由不同的碳氫支鏈連結(jié)成更大的粒子。支鏈連結(jié)成更大的粒子。 煤的燃燒過程煤的燃燒過程：干燥干燥熱解及揮發(fā)分析出熱解及揮發(fā)分析出揮發(fā)分燃燒揮發(fā)分燃燒焦炭燃燒焦炭燃燒加加具體到當(dāng)煤加熱到足夠高的溫度時，先變成當(dāng)煤加熱到足夠高的溫度時，先變成塑性塑性狀態(tài)

2、狀態(tài)，失去棱角而使其形狀變得更接近于球形，失去棱角而使其形狀變得更接近于球形，同時開始同時開始釋放揮發(fā)份釋放揮發(fā)份。24426222HCO、焦焦油油、CHHCHCCOOH 揮發(fā)份釋放后留下的是揮發(fā)份釋放后留下的是多孔的炭多孔的炭。熱解過。熱解過程中不同的煤有著程中不同的煤有著不同程度的膨脹不同程度的膨脹。加加 加熱速率加熱速率對揮發(fā)分析出的速率及其成分有很對揮發(fā)分析出的速率及其成分有很大的影響；大的影響；慢速加熱時大部分轉(zhuǎn)化成碳，而快速加熱慢速加熱時大部分轉(zhuǎn)化成碳，而快速加熱時則得到很少，甚至無碳。時則得到很少，甚至無碳。 煤粒終溫煤粒終溫對揮發(fā)分析出的最終產(chǎn)量影響很大：對揮發(fā)分析出的最終產(chǎn)量

3、影響很大：隨著熱解溫度的提高，揮發(fā)分產(chǎn)量可高達隨著熱解溫度的提高，揮發(fā)分產(chǎn)量可高達70%70%以上，即揮發(fā)分并不是一個確定不變的常數(shù)。以上，即揮發(fā)分并不是一個確定不變的常數(shù)。加加 揮發(fā)份的燃燒揮發(fā)份的燃燒 焦炭的燃燒焦炭的燃燒焦炭含量占焦炭含量占555597%97%，燃燒時間占燃燒時間占90%90%，發(fā)熱，發(fā)熱量占量占606095%95%加加加加加加*塊煤層燃的三種方式：塊煤層燃的三種方式：（1）完全燃燒式（直火式）完全燃燒式（直火式）特征：爐篦上燃料層較?。熋禾卣鳎籂t篦上燃料層較?。熋?00200mm，無，無煙煤煙煤60150mm），一次空氣量充足），一次空氣量充足QCO2OCO2QCO

4、2OC2QCOOC22222 燃料層基本只有氧化層，層內(nèi)燃燒溫度達燃料層基本只有氧化層，層內(nèi)燃燒溫度達1300以以上，燃燒后產(chǎn)物主要是上，燃燒后產(chǎn)物主要是CO2，幾乎沒有其他可燃氣，幾乎沒有其他可燃氣體。直接進入燃燒室的二次空氣供給揮發(fā)分燃燒，體。直接進入燃燒室的二次空氣供給揮發(fā)分燃燒，燃燒產(chǎn)物與燃料層中逸出的燃燒產(chǎn)物混合后排出燃燒產(chǎn)物與燃料層中逸出的燃燒產(chǎn)物混合后排出燃燒室燃燒室加加完全燃燒（直火）式層燃特點：完全燃燒（直火）式層燃特點：燃層薄，燃料在爐篦上和燃燒室內(nèi)完全燃燒燃層薄，燃料在爐篦上和燃燒室內(nèi)完全燃燒所需二次空氣量小，約占總空氣量的所需二次空氣量小，約占總空氣量的1015%揮發(fā)物

5、與二次空氣需在燃燒室空間混合燃燒，要揮發(fā)物與二次空氣需在燃燒室空間混合燃燒，要求有較大的燃燒室空間求有較大的燃燒室空間加加（2）半煤氣式）半煤氣式特征：爐篦上燃料層厚度為直火式的特征：爐篦上燃料層厚度為直火式的23倍，倍， 一次空氣量不足一次空氣量不足QCO2OCO2QCO2OC2QCOOC22222 氧化層中的氧化層中的CO2向上通過炙熱焦炭層，發(fā)生還原反向上通過炙熱焦炭層，發(fā)生還原反應(yīng)，吸熱應(yīng)，吸熱一次空氣的氧在燃料底層的一次空氣的氧在燃料底層的100200mm范圍基本范圍基本耗盡，與直火式氧化層一樣，主要進行氧化反應(yīng)耗盡，與直火式氧化層一樣，主要進行氧化反應(yīng)放熱放熱mol/kJ163CO

6、2CCO2 該層即還原層該層即還原層加加還原層中還原層中CO2不斷減少，不斷減少，CO不斷增加，氣體溫度不斷增加，氣體溫度不斷下降。隨溫度下降，還原反應(yīng)逐漸減慢，最不斷下降。隨溫度下降，還原反應(yīng)逐漸減慢，最后停止。后停止。半煤氣式層燃燃燒產(chǎn)物含有較多可燃氣體，其含半煤氣式層燃燃燒產(chǎn)物含有較多可燃氣體，其含量和成分與燃料性質(zhì)、燃層厚度等因素有關(guān)。如量和成分與燃料性質(zhì)、燃層厚度等因素有關(guān)。如煙煤半煤氣為：煙煤半煤氣為：CO720%，H2512%，CH402%，N25060%，CO21015%；低熱值為；低熱值為2500400kJ/m3；氣流再向上，進入新煤層，一方面把煤加熱使之氣流再向上，進入新煤

7、層，一方面把煤加熱使之干燥、干餾，一面把煤放出的揮發(fā)分和水分帶走干燥、干餾，一面把煤放出的揮發(fā)分和水分帶走進入爐膛空間。進入爐膛空間。加加燃燒室中的半煤氣，根據(jù)需要可在燃燒室中或在燃燒室中的半煤氣，根據(jù)需要可在燃燒室中或在窯爐內(nèi)與二次空氣混合再燃燒窯爐內(nèi)與二次空氣混合再燃燒半煤氣燃燒特點：半煤氣燃燒特點：燃料層比較厚，一次空氣量不足，二次空氣量較燃料層比較厚，一次空氣量不足，二次空氣量較直火式的大，約占總空氣量的直火式的大，約占總空氣量的3060%由于還原層的吸熱反應(yīng)，燃燒溫度比直火式的低由于還原層的吸熱反應(yīng)，燃燒溫度比直火式的低多數(shù)半煤氣燃燒室產(chǎn)生的半煤氣并不在燃燒室內(nèi)多數(shù)半煤氣燃燒室產(chǎn)生的

8、半煤氣并不在燃燒室內(nèi)燃燒，而是在窯爐內(nèi)與二次空氣混合燃燒。所以燃燒，而是在窯爐內(nèi)與二次空氣混合燃燒。所以半煤氣燃燒室空間比直火式的小，燃燒室內(nèi)溫度半煤氣燃燒室空間比直火式的小，燃燒室內(nèi)溫度也較低，約也較低，約10001100 加加（3）全煤氣式）全煤氣式特征：爐篦上燃料層厚度為直火式的特征：爐篦上燃料層厚度為直火式的3倍以上，倍以上， 一一次空氣量不足，二次空氣量為零。次空氣量不足，二次空氣量為零。燃燒產(chǎn)物中可燃成分占燃燒產(chǎn)物中可燃成分占3548%實質(zhì)是煤的氣化實質(zhì)是煤的氣化逆流式（上飼式）順流式（下飼式）交叉式（前飼式）逆流式（上飼式）順流式（下飼式）交叉式（前飼式）12345678910燃

9、燒層結(jié)構(gòu)燃燒層結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備準(zhǔn)備燃燒燃燒燃燼燃燼新燃料層新燃料層：煤上下夾擊：煤上下夾擊受熱，干燥、干餾受熱，干燥、干餾，將水汽、揮發(fā)物等帶離煤層進入爐膛空間，將水汽、揮發(fā)物等帶離煤層進入爐膛空間，揮發(fā)分及揮發(fā)分及COCO著火燃燒；著火燃燒；具體燃燒過程：具體燃燒過程：焦炭層焦炭層:主要燃燒放熱區(qū)，溫度最高主要燃燒放熱區(qū)，溫度最高 還原層還原層：氣流中：氣流中COCO2 2與碳起還原反應(yīng)，即與碳起還原反應(yīng)，即 COCO2 2 +C2CO +C2CO，溫度越高，速度越快，溫度越高，速度越快 氧化層氧化層：主要進行氧化反應(yīng)：主要進行氧化反應(yīng)灰渣層灰渣層: :冷空氣進入，冷空氣進入，爐篦和灰渣爐篦和灰渣被

10、冷卻，而被冷卻，而空氣空氣則被預(yù)熱。則被預(yù)熱。* * * * 灰渣具有灰渣具有保護爐篦過熱保護爐篦過熱和和均勻分散空氣均勻分散空氣的作用的作用 氣體成分及溫度變化：氣體成分及溫度變化：氣體成分（氣體成分（% %）溫度（溫度（）10005001500燃料層高度燃料層高度燃料顆粒大，氧化層厚；燃料顆粒大，氧化層厚；燃料揮發(fā)分高，氧化層??；灰分多，氧化層厚燃料揮發(fā)分高，氧化層??；灰分多，氧化層厚 如果燃燒層穩(wěn)定，氧化層的厚度幾乎不隨鼓風(fēng)量如果燃燒層穩(wěn)定，氧化層的厚度幾乎不隨鼓風(fēng)量變化變化改變煤層的厚度還可以改變煙氣的成分改變煤層的厚度還可以改變煙氣的成分 一次空氣主要是供給焦炭燃燒的需要，二次空氣一

11、次空氣主要是供給焦炭燃燒的需要，二次空氣則是供給揮發(fā)物、則是供給揮發(fā)物、COCO以及部分被氣流揚起的細小以及部分被氣流揚起的細小煤粒等燃燒的需要；煤粒等燃燒的需要；一般取空氣過剩系數(shù)一般取空氣過剩系數(shù)1.31.31.71.74 燃燒規(guī)律：燃燒規(guī)律：了解了解5 人工操作燃燒室的空氣供需狀況人工操作燃燒室的空氣供需狀況abab進入爐內(nèi)的總空氣量進入爐內(nèi)的總空氣量cd cd 實際參與燃燒的有效實際參與燃燒的有效 空氣量空氣量efef實際需要空氣量實際需要空氣量ghgh焦炭燃燒所需空氣量焦炭燃燒所需空氣量略略無端鏈狀爐條無端鏈狀爐條：緩慢回轉(zhuǎn)。：緩慢回轉(zhuǎn)。灰渣灰渣：由尾部排出：由尾部排出空氣空氣：風(fēng)艙

12、中自下：風(fēng)艙中自下而上穿過爐篦而上穿過爐篦* * * * 回轉(zhuǎn)爐篦作用：回轉(zhuǎn)爐篦作用：承托煤層承托煤層、加煤加煤、除渣。除渣。煤煤：由：由煤斗煤斗下部經(jīng)下部經(jīng)煤閘門煤閘門帶入燃燒室。帶入燃燒室。組成組成：活動爐條活動爐條、固定爐條固定爐條（相間布置、相互搭（相間布置、相互搭接）。接）。傾斜角傾斜角: :小于自然休止角。小于自然休止角。空氣空氣: :由下向上流動。由下向上流動?；顒訝t條活動爐條固定爐條固定爐條組成組成：激振器激振器、板狀爐條板狀爐條、彈簧板彈簧板、下框架下框架、 密封板密封板空氣空氣: :由下方供入由下方供入1324567 891011新燃料區(qū)新燃料區(qū)揮發(fā)物逸出、燃揮發(fā)物逸出、燃

13、燒區(qū)燒區(qū)灰渣區(qū)灰渣區(qū)a焦炭燃燒氧化區(qū)焦炭燃燒氧化區(qū)b焦炭燃燒還原區(qū)焦炭燃燒還原區(qū)AGABBCCDDEFAB CDE EFGH空氣空氣 ab煤閘門煤閘門煤斗煤斗AB CDE EFGH空氣空氣 ab煤斗煤斗煤閘門煤閘門A BCDE F鏈條爐原則性配風(fēng)方案鏈條爐原則性配風(fēng)方案盡早配風(fēng)法盡早配風(fēng)法強風(fēng)后吹法強風(fēng)后吹法推遲配風(fēng)法推遲配風(fēng)法配風(fēng)量配風(fēng)量配風(fēng)量配風(fēng)量配風(fēng)量配風(fēng)量FBQqarnetF3600, 按按水水平平面面上上投投影影計計）面面積積，通通風(fēng)風(fēng)孔孔及及爐爐條條爐爐篦篦面面積積，（包包括括燃燃料料的的低低位位發(fā)發(fā)熱熱量量，料料量量，每每小小時時進進入入燃燃燒燒室室的的燃燃爐爐篦篦面面積積熱熱強

14、強度度，F(xiàn)kJ/kgQh/kgBm/kwqar,net2F略略V3600BQqar,netV 或或爐爐膛膛體體積積減減少少爐爐篦篦面面積積成成反反比比，提提高高它它們們，可可或或與與、VFqqVF合合理理的的數(shù)數(shù)值值范范圍圍都都是是一一，越越小小越越好好，所所以以不不是是面面積積或或容容積積燃燃燒燒損損失失不不完完全全并并不不可可取取，因因為為會會導(dǎo)導(dǎo)致致，但但過過分分提提高高VFVFqqqq略略選選擇擇燃燃燒燒室室形形式式根根據(jù)據(jù)工工藝藝要要求求)2(，盡量采用機械化操作，盡量采用機械化操作，可采用人工操作，可采用人工操作200kg/hBh/200kgB 略略HV)4(及爐膛高度及爐膛高度計

15、算爐膛容積計算爐膛容積FVH 3600qBQV Far,net F)3(爐爐膛膛面面積積計計算算Farnet,3600qBQF 略略具體燃燒過程：具體燃燒過程：煤粉進入到爐膛受到導(dǎo)熱、對流及輻射煤粉進入到爐膛受到導(dǎo)熱、對流及輻射加熱、逸出揮發(fā)分，并升溫著火，形成加熱、逸出揮發(fā)分，并升溫著火，形成著火區(qū)著火區(qū)著火后煤粉與空氣強烈反應(yīng)，并放出大著火后煤粉與空氣強烈反應(yīng)，并放出大量的熱，構(gòu)成量的熱，構(gòu)成燃燒區(qū)燃燒區(qū)當(dāng)溫度達到最大值后，燃燒過程已相當(dāng)當(dāng)溫度達到最大值后，燃燒過程已相當(dāng)完全，反應(yīng)減慢，這時放熱量小于散熱完全，反應(yīng)減慢，這時放熱量小于散熱量，溫度下降，從而進入量，溫度下降，從而進入燃盡區(qū)燃

16、盡區(qū)1 1溫度溫度2 2飛灰含碳量飛灰含碳量3 3COCO2 2濃度濃度4 4氧濃度氧濃度、著火區(qū)、著火區(qū)、燃燒中心區(qū)、燃燒中心區(qū)、燃盡區(qū)、燃盡區(qū)（8 8）一、二次空氣的比例要合適，考慮兩個方面）一、二次空氣的比例要合適，考慮兩個方面： 一次風(fēng)攜帶煤粉噴入燃燒室或窯爐并供逸出的揮發(fā)分燃一次風(fēng)攜帶煤粉噴入燃燒室或窯爐并供逸出的揮發(fā)分燃燒燒 煤粉制備系統(tǒng)的設(shè)計要求及窯爐的特點。煤粉制備系統(tǒng)的設(shè)計要求及窯爐的特點。（9 9）一、二次空氣的溫度）一、二次空氣的溫度一次風(fēng)的溫度一次風(fēng)的溫度150150，以防止煤粉發(fā)生爆炸；二次風(fēng)的，以防止煤粉發(fā)生爆炸；二次風(fēng)的溫度不受限制（盡量高）。溫度不受限制（盡量高

17、）。（1010）保持較高的爐膛溫度）保持較高的爐膛溫度（1111）使用合適的煤粉燒嘴）使用合適的煤粉燒嘴二次風(fēng)殼二次風(fēng)殼一次風(fēng)殼一次風(fēng)殼旋流葉片旋流葉片旋風(fēng)爐旋風(fēng)爐直筒式直筒式拔哨式拔哨式拔哨導(dǎo)管式拔哨導(dǎo)管式 燃燒狀態(tài)：燃燒狀態(tài)：將磨成微粒或細粉狀的燃料與空氣混合后從將磨成微?；蚣毞蹱畹娜剂吓c空氣混合后從噴燃器噴出，在爐膛空間呈懸浮狀態(tài)時的一種燃燒。噴燃器噴出，在爐膛空間呈懸浮狀態(tài)時的一種燃燒。直流式（火炬式）旋渦式（旋風(fēng)式）特點：燃燒速度快、燃燒效率高、特點：燃燒速度快、燃燒效率高、燃燒溫度高、煤耗低、調(diào)節(jié)方便燃燒溫度高、煤耗低、調(diào)節(jié)方便煤粉燃燒器：煤粉燃燒器： 煤粉燃燒器：煤粉燃燒器：直流

18、煤粉燃燒器直流煤粉燃燒器旋流煤粉燃燒器旋流煤粉燃燒器圖4-39、401、煤粒與空氣之間能充分混合。空氣過剩系數(shù)小，煤粒與空氣之間能充分混合。空氣過剩系數(shù)小，燃燒速度非常迅速燃燒速度非常迅速2、熱效率高，可達熱效率高，可達95%以上以上3、燃燒溫度穩(wěn)定，可保持在燃燒溫度穩(wěn)定，可保持在9601050范圍內(nèi)范圍內(nèi)4、可充分利用各種劣質(zhì)燃料可充分利用各種劣質(zhì)燃料5、沸騰燃燒室結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活、易于調(diào)節(jié)、沸騰燃燒室結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活、易于調(diào)節(jié)、自動化程度高及操作環(huán)境好自動化程度高及操作環(huán)境好6、空氣動力消耗大，煙氣中飛灰量較多空氣動力消耗大，煙氣中飛灰量較多7、操作不當(dāng)時，不完全燃燒造成的熱損失大操作

19、不當(dāng)時，不完全燃燒造成的熱損失大8、煤的結(jié)焦性強時，排渣困難煤的結(jié)焦性強時，排渣困難沸騰燃燒的特點：沸騰燃燒的特點：沸騰燃燒室的底部安沸騰燃燒室的底部安裝有裝有布風(fēng)板爐柵布風(fēng)板爐柵；塊煤經(jīng)錘鏈?zhǔn)狡扑闄C塊煤經(jīng)錘鏈?zhǔn)狡扑闄C破碎后，其粒度在破碎后，其粒度在0.510mm之間，碎之間，碎煤經(jīng)喂煤口投放到布煤經(jīng)喂煤口投放到布風(fēng)板爐柵上；風(fēng)板爐柵上；布風(fēng)板下為風(fēng)室，空布風(fēng)板下為風(fēng)室，空氣由此向上吹送。氣由此向上吹送。 空氣速度與煤粒存在狀態(tài)：空氣速度與煤粒存在狀態(tài)：（1 1）速度低：碎煤顆粒靜止在布風(fēng)板上）速度低：碎煤顆粒靜止在布風(fēng)板上固定床固定床；（2 2）速度達某值：煤粒被風(fēng)托起，顆粒間的空隙加大，）

20、速度達某值：煤粒被風(fēng)托起，顆粒間的空隙加大，顆粒在一定高度內(nèi)上下翻騰，煤顆粒能懸浮在空氣中顆粒在一定高度內(nèi)上下翻騰，煤顆粒能懸浮在空氣中受熱，完成受熱，完成干燥、預(yù)熱、干餾、揮發(fā)分逸出及燃燒、干燥、預(yù)熱、干餾、揮發(fā)分逸出及燃燒、焦炭的燃燒及燃燼焦炭的燃燒及燃燼等燃燒過程等燃燒過程沸騰床沸騰床（3 3）流速過快：煤不完全燃燒）流速過快：煤不完全燃燒氣力輸送氣力輸送顆粒重顆粒重力和阻力和阻力與氣力與氣流推力流推力煤層高度、阻力隨速度變化關(guān)系煤層高度、阻力隨速度變化關(guān)系固定床固定床 沸騰床沸騰床 氣力輸送氣力輸送abcaabbcc燃層高度燃層高度實際流速實際流速燃層阻力燃層阻力w w w w w w

21、 柱形：柱形：錐形：錐形：布風(fēng)裝置：直孔式、側(cè)孔式布風(fēng)裝置：直孔式、側(cè)孔式錐形沸騰室：沸騰段、懸浮段（使小顆粒沉降、錐形沸騰室：沸騰段、懸浮段（使小顆粒沉降、延長小顆粒停留時間，利于燃燒）延長小顆粒停留時間，利于燃燒）空氣空氣正壓進煤正壓進煤煙氣煙氣溢流渣溢流渣負壓進煤負壓進煤懸浮段懸浮段沸騰段沸騰段1 1 強化燃燒，傳熱系數(shù)高、容積熱強度大強化燃燒，傳熱系數(shù)高、容積熱強度大2 2 煤種適應(yīng)性廣煤種適應(yīng)性廣3 3 利于環(huán)保利于環(huán)保4 4 利于實現(xiàn)機械化、自動化利于實現(xiàn)機械化、自動化5 5 效率較低（煙氣帶走的熱量、飛灰、可燃物較效率較低（煙氣帶走的熱量、飛灰、可燃物較多）多）6 6 控制和檢測

22、手段復(fù)雜，耗電多控制和檢測手段復(fù)雜，耗電多煤漿燃料是煤漿燃料是煤粉與液體煤粉與液體如如水、油或甲醇水、油或甲醇混合而混合而成的燃料。種類以煤與何種液體相混合來命名有：成的燃料。種類以煤與何種液體相混合來命名有：（1 1）油煤漿（）油煤漿（COMCOM或或CODCOD）油與煤粉混合，可以包含油與煤粉混合，可以包含10%10%的水的水（2 2）煤油水漿（）煤油水漿（COWCOW）和煤水油漿（）和煤水油漿（CWOCWO）：水）：水含量大于含量大于10%10%加加（3 3）水煤混合燃料）水煤混合燃料煤與水的混合物，煤與水的混合物，CWFCWF水煤燃料，水煤燃料，CWSCWS水水煤漿煤漿（4 4）煤甲醇

23、水混合物）煤甲醇水混合物（5 5）油石油焦?jié){）油石油焦?jié){（6 6）水石油焦?jié){）水石油焦?jié){加加（1 1）用于工業(yè)蒸汽鍋爐）用于工業(yè)蒸汽鍋爐（2 2）用于電站鍋爐）用于電站鍋爐（3 3）用于各種工業(yè)窯爐）用于各種工業(yè)窯爐（4 4）用于內(nèi)燃機）用于內(nèi)燃機（5 5）用于燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)）用于燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)（6 6）用于煤粉鍋爐的點火燃料）用于煤粉鍋爐的點火燃料水煤漿是近十幾年發(fā)展起來的一種新型燃料，它水煤漿是近十幾年發(fā)展起來的一種新型燃料，它由由煤粉、水和少量化學(xué)添加劑煤粉、水和少量化學(xué)添加劑組成。水煤漿的用組成。水煤漿的用途可以代油：途可以代油：加加加加(1)(1)非牛頓流體，一種高濃度煤粉顆粒在

24、水中非牛頓流體，一種高濃度煤粉顆粒在水中的懸浮混合物的懸浮混合物, ,可以泵送或霧化噴入爐中可以泵送或霧化噴入爐中(2)(2)需有穩(wěn)定的剪切應(yīng)力和良好的穩(wěn)定性（抵需有穩(wěn)定的剪切應(yīng)力和良好的穩(wěn)定性（抵制煤粉顆粒沉積）制煤粉顆粒沉積）(3)(3)低粘度和很好的流變特性低粘度和很好的流變特性(4)(4)霧化水煤漿時要求其顆粒容易分離霧化水煤漿時要求其顆粒容易分離加加(5)(5)水煤漿在制造過程中進行凈化處理，處理以水煤漿在制造過程中進行凈化處理，處理以后可除去原料煤中灰分的后可除去原料煤中灰分的50%50%75%75%和黃鐵礦和黃鐵礦（硫）的（硫）的40%40%90%90%，并回收原料煤熱值的，并回

25、收原料煤熱值的90%90%98%98%。(6)(6)煤礦可以用水力開采，并把原煤的洗選和水煤礦可以用水力開采，并把原煤的洗選和水煤漿的制造過程結(jié)合起來，水煤漿的經(jīng)濟性煤漿的制造過程結(jié)合起來，水煤漿的經(jīng)濟性會更高。會更高。加加(1)(1)濕磨濕磨 將將原料煤原料煤 濕磨濕磨 至需要的顆粒尺寸至需要的顆粒尺寸，一般為，一般為5050200m200m。(2)(2)浮選凈化浮選凈化 含有合格煤粉的煤漿被送到浮含有合格煤粉的煤漿被送到浮選凈化段，通過浮選工藝除去其中大部分選凈化段，通過浮選工藝除去其中大部分灰分和硫分?；曳趾土蚍?。制造水煤漿主要包括以下幾步：制造水煤漿主要包括以下幾步：加加(3)(3)過

26、濾和脫水過濾和脫水 從浮選段出來的煤漿送至一過從浮選段出來的煤漿送至一過濾器（常用真空濃縮過濾器），把水煤漿制濾器（常用真空濃縮過濾器），把水煤漿制成相對干燥和清潔的煤餅狀，以使最終的水成相對干燥和清潔的煤餅狀，以使最終的水煤漿產(chǎn)品達到所要求的固體濃度。煤漿產(chǎn)品達到所要求的固體濃度。(4)(4)混合和儲存混合和儲存 由濃縮過濾器出來的清潔煤漿由濃縮過濾器出來的清潔煤漿的濾餅被送到連續(xù)攪拌的混合器，在混合器的濾餅被送到連續(xù)攪拌的混合器，在混合器中加入化學(xué)添加劑，以滿足所需要的水煤漿中加入化學(xué)添加劑，以滿足所需要的水煤漿特性。當(dāng)混合過程完成以后，水煤漿就制備特性。當(dāng)混合過程完成以后，水煤漿就制備好

27、了，可以泵送去儲存或直接輸送到用戶。好了，可以泵送去儲存或直接輸送到用戶。加加加加水煤漿良好的霧化特性是使其水煤漿良好的霧化特性是使其穩(wěn)定著火和燃穩(wěn)定著火和燃燒并保證高的燃燒效率燒并保證高的燃燒效率的首要因素。的首要因素。 霧化不好不僅會造成燃燒不穩(wěn)定和燃燒損失霧化不好不僅會造成燃燒不穩(wěn)定和燃燒損失增加，而且還會造成爐膛結(jié)渣。增加，而且還會造成爐膛結(jié)渣。 因此，因此，水煤漿霧化噴嘴是關(guān)鍵的燃燒設(shè)備水煤漿霧化噴嘴是關(guān)鍵的燃燒設(shè)備。 由于水煤漿在常溫下的工作粘度一般為由于水煤漿在常溫下的工作粘度一般為0.30.31Pas1Pas，比燃料油在運行時的工作粘度大得，比燃料油在運行時的工作粘度大得多，所

28、以，水煤漿多用多，所以，水煤漿多用空氣或蒸汽霧化噴嘴空氣或蒸汽霧化噴嘴。一。一個良好設(shè)計的水煤漿噴嘴應(yīng)能達到以下要求：個良好設(shè)計的水煤漿噴嘴應(yīng)能達到以下要求：加加(1)具有良好的霧化性能，能得到盡可能細的水煤具有良好的霧化性能，能得到盡可能細的水煤漿液滴。希望霧化炬的平均液滴直徑在漿液滴。希望霧化炬的平均液滴直徑在75m，這樣才能保證良好的燃燒。這樣才能保證良好的燃燒。(2)霧化介質(zhì)（壓縮空氣或蒸汽）和水煤漿的流量霧化介質(zhì)（壓縮空氣或蒸汽）和水煤漿的流量比為比為0.10.25，這樣經(jīng)濟上才合理。，這樣經(jīng)濟上才合理。(3)由于水煤漿中含有由于水煤漿中含有70%75%的固體顆粒，因此，的固體顆粒，

29、因此，從結(jié)構(gòu)和材料上，要使噴嘴具有從結(jié)構(gòu)和材料上，要使噴嘴具有防磨損防磨損的功能。的功能。采用碳化硅或陶瓷作為噴口材料，可使噴嘴的采用碳化硅或陶瓷作為噴口材料，可使噴嘴的工作壽命在工作壽命在2000小時以上。小時以上。(4)噴嘴不會被水煤漿堵塞，并能承受燃燒器重復(fù)噴嘴不會被水煤漿堵塞，并能承受燃燒器重復(fù)啟停所產(chǎn)生的熱應(yīng)力啟停所產(chǎn)生的熱應(yīng)力n水煤漿噴嘴要求：水煤漿噴嘴要求：加加a） T型噴嘴；型噴嘴；b）標(biāo)準(zhǔn)）標(biāo)準(zhǔn)Y型噴嘴；型噴嘴；c）漸擴）漸擴Y型噴嘴型噴嘴1-碳化硅或陶瓷管碳化硅或陶瓷管加加圖為以煙煤為原料煤圖為以煙煤為原料煤制成的水煤漿，當(dāng)采制成的水煤漿，當(dāng)采用空氣霧化噴嘴，空用空氣霧化噴

30、嘴，空氣壓力為氣壓力為1.2105Pa，空氣和水煤漿的流量空氣和水煤漿的流量比分別為比分別為10%、20%、30%、40%和和50%時，時，水煤漿的水分含量和水煤漿的水分含量和霧化液滴的質(zhì)量平均霧化液滴的質(zhì)量平均直徑的關(guān)系。直徑的關(guān)系。 水煤漿水煤漿水分含量水分含量和和霧化液滴質(zhì)量平均直徑霧化液滴質(zhì)量平均直徑的關(guān)系的關(guān)系加加加加首先通過噴嘴將其霧化成首先通過噴嘴將其霧化成液液滴，液滴在高溫爐滴，液滴在高溫爐膛中迅速蒸發(fā)掉水分，然后就像煤粉燃燒那樣，析膛中迅速蒸發(fā)掉水分，然后就像煤粉燃燒那樣，析出揮發(fā)分、著火和焦炭粒燃燒和燃盡。由于水煤漿出揮發(fā)分、著火和焦炭粒燃燒和燃盡。由于水煤漿的水分含量為的

31、水分含量為2530%，因此其燃燒的首要問題是，因此其燃燒的首要問題是在燃燒器根部保證穩(wěn)定的著火。在燃燒器根部保證穩(wěn)定的著火。保證水煤漿的穩(wěn)定著火和燃燒，除了上述的保證水煤漿的穩(wěn)定著火和燃燒，除了上述的正正確設(shè)計噴嘴確設(shè)計噴嘴和和保證霧化質(zhì)量保證霧化質(zhì)量外，還要能在燃燒器出外，還要能在燃燒器出口火焰根部維持一個高溫區(qū)，以保證水煤漿霧化炬口火焰根部維持一個高溫區(qū)，以保證水煤漿霧化炬具有很高的升溫速率，以使水煤漿液滴中的水分能具有很高的升溫速率，以使水煤漿液滴中的水分能迅速蒸發(fā)和使揮發(fā)分析出并著火。迅速蒸發(fā)和使揮發(fā)分析出并著火。加加水煤漿燃燒過程分三個階段：水煤漿燃燒過程分三個階段：（1 1）水分蒸

32、發(fā)）水分蒸發(fā)（2 2）揮發(fā)分析出和燃燒）揮發(fā)分析出和燃燒（3 3）焦炭燃燒）焦炭燃燒加加旋流燃燒器旋流燃燒器加加(1) (1) 水煤漿中含有水煤漿中含有30%30%40%40%的水分，在燃燒過程的水分，在燃燒過程中首先必須有一個中首先必須有一個蒸發(fā)過程蒸發(fā)過程，使煤漿的著火熱，使煤漿的著火熱增加，大約是同種煤粉的增加，大約是同種煤粉的66%66%87%87%。(2)(2)水煤漿以噴霧方式進入燃燒區(qū)域，為達到良好水煤漿以噴霧方式進入燃燒區(qū)域，為達到良好的霧化，噴嘴出口速度往往高達的霧化，噴嘴出口速度往往高達200200300m/s300m/s，而煤粉則以一次風(fēng)混合帶入，速度較低，一般而煤粉則以一

33、次風(fēng)混合帶入，速度較低，一般為為202030m/s30m/s。(3)(3)霧化過程不可能得到比原煤粉更小的液滴，在霧化過程不可能得到比原煤粉更小的液滴，在煤粉燃燒中，往往小顆粒煤粉在著火階段起主煤粉燃燒中，往往小顆粒煤粉在著火階段起主要作用，可以迅速加熱而著火，而對于煤漿，要作用，可以迅速加熱而著火，而對于煤漿，這些小顆粒都形成了較大的液滴。這些小顆粒都形成了較大的液滴。加加(4)(4)水煤漿霧滴中有多個煤粉顆粒，在水分加熱蒸水煤漿霧滴中有多個煤粉顆粒，在水分加熱蒸發(fā)和揮發(fā)分析出過程中會產(chǎn)生二次破碎分離和發(fā)和揮發(fā)分析出過程中會產(chǎn)生二次破碎分離和結(jié)團現(xiàn)象，由于這種結(jié)團引起焦炭顆粒明顯大結(jié)團現(xiàn)象，

34、由于這種結(jié)團引起焦炭顆粒明顯大于一般煤粉焦炭粒子而難于燃燒。于一般煤粉焦炭粒子而難于燃燒。(5)(5)水煤漿霧炬本身具有很高的動量，這對燃燒室水煤漿霧炬本身具有很高的動量，這對燃燒室流場組織產(chǎn)生影響。流場組織產(chǎn)生影響。加加加加，單滴燃燒，單滴燃燒，內(nèi)部群燃燒，內(nèi)部群燃燒，外部群燃燒，外部群燃燒，外部殼燃燒，外部殼燃燒21221210G10G1010G1010G液滴云的四種群液滴云的四種群燃燒方式：燃燒方式：VRmnG/群燃燒數(shù)：群燃燒數(shù)：加加無無反反應(yīng)應(yīng)長長度度灰灰焦焦碳碳燃燃燒燒區(qū)區(qū)長長度度長長度度缺缺氧氧焦焦碳碳粒粒子子存存在在區(qū)區(qū)的的揮揮發(fā)發(fā)分分析析出出長長度度群群殼殼包包住住火火焰焰長

35、長度度/ashccadqdvfLLLLL群燃燒三種模式：群燃燒三種模式：帶缺氧焦碳粒子存在區(qū)的水煤漿霧群燃燒帶缺氧焦碳粒子存在區(qū)的水煤漿霧群燃燒加加群燃燒三種模式：群燃燒三種模式：不帶缺氧焦碳粒子存在區(qū)的水煤漿霧群燃不帶缺氧焦碳粒子存在區(qū)的水煤漿霧群燃燒燒加加群燃燒三種模式：群燃燒三種模式：顆粒揮發(fā)分析出和焦碳粒子燃燒的水煤漿顆粒揮發(fā)分析出和焦碳粒子燃燒的水煤漿霧群燃燒霧群燃燒加加火焰的火焰的4 4個個區(qū)域：區(qū)域：揮發(fā)分析出區(qū)揮發(fā)分析出區(qū)空氣不足未燃空氣不足未燃焦炭區(qū)焦炭區(qū)焦炭燃燒區(qū)焦炭燃燒區(qū)非燃燒區(qū)非燃燒區(qū)群燃燒三種模式：群燃燒三種模式：加加目前，我國的大氣環(huán)境，具有普遍影響的目前，我國的大

36、氣環(huán)境，具有普遍影響的污染主要是燃料的燃燒。污染主要是燃料的燃燒。影響較大的污染物有：影響較大的污染物有：飄塵、二氧化硫、氮飄塵、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等氧化物、一氧化碳等。各種污染物的濃度超過大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，就各種污染物的濃度超過大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，就會導(dǎo)致對環(huán)境污染，損害人體健康，造成對自會導(dǎo)致對環(huán)境污染，損害人體健康，造成對自然環(huán)境的嚴(yán)重破壞然環(huán)境的嚴(yán)重破壞加加主要為燃燒含硫的煤及石油等燃料產(chǎn)生。一般主要為燃燒含硫的煤及石油等燃料產(chǎn)生。一般1t1t煤中含有約煤中含有約5 550kg50kg硫，硫， 1t石油約含石油約含530kg硫硫二氧化硫為二氧化硫為無色有刺激性氣體無色有刺激性氣體，主要

37、導(dǎo)致呼吸，主要導(dǎo)致呼吸道疾病。道疾病。大氣中大氣中SOSO2 2平均濃度達到平均濃度達到3.5mg/m3.5mg/m3 3，會誘發(fā)哮喘、，會誘發(fā)哮喘、呼吸道感染、肺功能損傷。呼吸道感染、肺功能損傷。SOSO2 2還會對動植物造成損害，對金屬、建材造成還會對動植物造成損害，對金屬、建材造成腐蝕作用。腐蝕作用。加加防治二氧化硫污染的措施：防治二氧化硫污染的措施：提高窯爐熱效率，降低燃料消耗提高窯爐熱效率，降低燃料消耗高煙囪排放，降低污染源區(qū)的污染物濃度高煙囪排放，降低污染源區(qū)的污染物濃度燃燒脫硫（沸騰脫硫：細碎煤燃燒時加入脫燃燒脫硫（沸騰脫硫：細碎煤燃燒時加入脫硫劑如石灰石、白云石等，在灼熱的沸騰

38、燃料硫劑如石灰石、白云石等，在灼熱的沸騰燃料層中邊燃燒邊脫硫，使層中邊燃燒邊脫硫，使SOSO2 2與脫硫劑形成與脫硫劑形成C Ca aSOSO4 4隨灰渣排出）隨灰渣排出）燃料脫硫（固體燃料轉(zhuǎn)換成氣體燃料過程中燃料脫硫（固體燃料轉(zhuǎn)換成氣體燃料過程中脫硫；洗煤、重油加氫脫硫）脫硫；洗煤、重油加氫脫硫）排煙脫硫（活性炭吸附排煙脫硫（活性炭吸附SOSO2 2，再用水吸附回，再用水吸附回收，制得副產(chǎn)品硫酸）收，制得副產(chǎn)品硫酸）加加指指NONO，NONO2 2，N N2 2O O，NONO3 3，N N2 2O O3 3，N N2 2O O4 4，N N2 2O O5 5等等總稱總稱 。造成大氣污染的主

39、要是造成大氣污染的主要是NONO，NONO2 2燃燒過程的是燃燒過程的是NONOx x有兩種：有兩種：高溫燃燒下，空氣中高溫燃燒下，空氣中N N2 2的的O O2 2和反應(yīng)生成和反應(yīng)生成燃料中含氮化合物（燃料中含氮化合物（C C6 6H H5 5N N，C C1212H H9 9N N）及氨基化合物）及氨基化合物（RNHRNH3 3）燃燒分解出）燃燒分解出N2的的O2形成形成加加NO對人體和動物體內(nèi)的血色素有強烈的對人體和動物體內(nèi)的血色素有強烈的親和作用，比親和作用，比CO大大1000倍，任何動物吸倍，任何動物吸入入NO，會引起血液嚴(yán)重缺氧，損壞中樞，會引起血液嚴(yán)重缺氧，損壞中樞神經(jīng)系統(tǒng)引起麻

40、痹癥狀。神經(jīng)系統(tǒng)引起麻痹癥狀。濃度為濃度為0.1210-6時，有臭味時，有臭味濃度為濃度為8010-6時，經(jīng)時，經(jīng)35min胸部出現(xiàn)絞痛胸部出現(xiàn)絞痛 30050010-6時，數(shù)分鐘引起支氣管炎和肺時，數(shù)分鐘引起支氣管炎和肺水腫死亡水腫死亡加加NO2對人體有強烈刺激作用。對人體有強烈刺激作用。濃度濃度1mg/m3時，連續(xù)吸入時，連續(xù)吸入4h，肺細胞組織將，肺細胞組織將發(fā)生變化。發(fā)生變化。 濃度達濃度達100mg/m3時，時，1min內(nèi)人的呼吸發(fā)生異內(nèi)人的呼吸發(fā)生異常。常。濃度達濃度達200300mg/m3時，人在時，人在0.51h內(nèi)死亡。內(nèi)死亡。大氣中允許的濃度大氣中允許的濃度0.15mg/m3

41、加加沒有完全燃燒的沒有完全燃燒的微小炭粒微小炭粒及隨廢氣一起排出的及隨廢氣一起排出的灰分灰分。直徑大于直徑大于10m10m的煙塵在大氣中容易沉降，稱為的煙塵在大氣中容易沉降，稱為降塵降塵。直徑小于直徑小于10m10m的煙塵不容易沉降，長時間漂浮的煙塵不容易沉降，長時間漂浮于大氣，稱為于大氣，稱為飄塵飄塵。直徑小于直徑小于0.010.010.1m0.1m的煙塵會在肺部沉積下來，的煙塵會在肺部沉積下來，難以排出難以排出, ,嚴(yán)重危害健康。嚴(yán)重危害健康。窯爐、熔化爐、退火爐、干燥器、煤氣發(fā)生爐窯爐、熔化爐、退火爐、干燥器、煤氣發(fā)生爐等易產(chǎn)生等易產(chǎn)生加加防治煙塵污染的措施：防治煙塵污染的措施：合理選擇

42、燃料合理選擇燃料組織燃燒過程組織燃燒過程氣體燃料灰塵甚少氣體燃料灰塵甚少液體燃料燃燒不完全，煙囪冒大量黑煙，液體燃料燃燒不完全，煙囪冒大量黑煙，造成污染浪費燃料造成污染浪費燃料固體燃料加煤、拔火時易產(chǎn)生煙塵固體燃料加煤、拔火時易產(chǎn)生煙塵加加煤氣凈化時易產(chǎn)生。其凈化洗滌水中含酚量較煤氣凈化時易產(chǎn)生。其凈化洗滌水中含酚量較高，若直接排入這些有毒廢水，會污染水源，高，若直接排入這些有毒廢水，會污染水源，危害人體將康，危害漁業(yè)、農(nóng)業(yè)危害人體將康，危害漁業(yè)、農(nóng)業(yè)酚類屬有較高毒性的有機化合物，主要破壞細酚類屬有較高毒性的有機化合物，主要破壞細胞原漿，低濃度酚使蛋白質(zhì)變質(zhì)，高濃度酚使胞原漿，低濃度酚使蛋白質(zhì)

43、變質(zhì)，高濃度酚使蛋白質(zhì)沉淀，對各種細胞有直接危害，對皮膚、蛋白質(zhì)沉淀，對各種細胞有直接危害，對皮膚、粘膜有強烈的腐蝕作用。長期飲用含酚廢水，粘膜有強烈的腐蝕作用。長期飲用含酚廢水，會造成頭暈、貧血、皮疹、神經(jīng)系統(tǒng)癥狀會造成頭暈、貧血、皮疹、神經(jīng)系統(tǒng)癥狀含酚廢水很難處理，工廠發(fā)生爐廢水一般采取含酚廢水很難處理，工廠發(fā)生爐廢水一般采取廢水全封閉循環(huán)。廢水全封閉循環(huán)。加加含酚廢水全封閉循環(huán)措施：含酚廢水全封閉循環(huán)措施：嚴(yán)格清污分流（將煤氣洗滌冷卻用水與生活污嚴(yán)格清污分流（將煤氣洗滌冷卻用水與生活污水、煤氣設(shè)備冷卻水和蒸汽冷凝水嚴(yán)格分開）水、煤氣設(shè)備冷卻水和蒸汽冷凝水嚴(yán)格分開）廠區(qū)和站區(qū)的煤氣管道及設(shè)

44、備冷凝下來的煤氣廠區(qū)和站區(qū)的煤氣管道及設(shè)備冷凝下來的煤氣中水，應(yīng)定期集中，納入循環(huán)水系統(tǒng)中水，應(yīng)定期集中，納入循環(huán)水系統(tǒng)防止雨水和其他用水進入循環(huán)系統(tǒng)防止雨水和其他用水進入循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置循環(huán)水調(diào)節(jié)池，作為清理池內(nèi)污物和特殊設(shè)置循環(huán)水調(diào)節(jié)池，作為清理池內(nèi)污物和特殊情況的備用池以防止廢水外泄情況的備用池以防止廢水外泄加加含酚廢水全封閉循環(huán)問題：含酚廢水全封閉循環(huán)問題：投資費用大投資費用大長時間循環(huán)后，廢水中含酚量漸趨飽和，煤長時間循環(huán)后，廢水中含酚量漸趨飽和，煤氣中酚不再溶解于水，而會被廢氣帶走氣中酚不再溶解于水，而會被廢氣帶走循環(huán)水之惡化，會堵塞設(shè)備，腐蝕金屬設(shè)備循環(huán)水之惡化，會堵塞設(shè)備，腐蝕金屬設(shè)備水中揮發(fā)酚會彌散到大氣中污染環(huán)境水中揮發(fā)酚會彌散到大氣中污染環(huán)境含酚廢水經(jīng)含酚廢水經(jīng)溶劑萃取脫酚溶劑萃取脫酚、活性污泥生化處理活性污泥生化處理（利用活性污泥中的好氧微生物，在有氧條件下利用活性污泥中的好氧微生物，在有氧條件下將分氧化成二氧化碳、銨、水將分氧化成二氧化碳、銨、水），可向外排放），可向外排放加加主要集中在城市、工廠、火電站等人口稠密和主要集中在城市、工廠、火電站等人口稠密和能源消耗大的地區(qū)能源消耗大的地區(qū)（1 1）大氣中）大氣中COCO2