上海交通大学：《能源与环境》教学资源（PPT教学课件）节能原理与技术_高效清洁燃烧技术及应用案例（第6讲）

高效清洁燃烧技术及应用

高效清洁燃烧技术及应用

燃煤锅炉高效清洁燃烧

燃煤锅炉高效清洁燃烧

燃煤工业锅炉节能 >我国一次能源利用以煤为主 >工业锅炉年耗煤量约占全国 总煤耗四分之一，仅次于电站 锅炉 >工业锅炉中以链条炉排锅炉 为主，约占工业锅炉总数65% >工业锅炉运行效率底，平均 运行效率65%左右，节煤潜力 巨大

燃煤工业锅炉节能 Ø我国一次能源利用以煤为主 Ø工业锅炉年耗煤量约占全国 总煤耗四分之一，仅次于电站 锅炉 Ø工业锅炉中以链条炉排锅炉 为主，约占工业锅炉总数65% Ø工业锅炉运行效率底，平均 运行效率65%左右，节煤潜力 巨大

链条锅炉现状与问题 1555家工业锅炉制造厂 30万台链条锅炉 凭经验设计 低水平运行

链条锅炉现状与问题 1555家工业锅炉制造厂 凭经验设计 30万台链条锅炉 低水平运行

链条锅炉燃烧基本知识

链条锅炉燃烧基本知识

链条锅炉层燃特点 挥发分析出 焦炭还原层 水分析出 焦炭氧化层 灰渣 WHHH 干燥 引燃 焦炭燃烧 燃烬 对于处于正常燃烧条件下的链条炉排锅炉，煤层随着链条移动方向进入炉膛后煤 层表面首先受到炉膛上部热量的辐射，表面的煤先受热干燥，随着链条炉排的前进煤 层继续进入炉膛，表面温度进一步升高，达到挥发分析出温度开始析出挥发分，同时 煤层表面的热量会沿煤层厚度方向向下传递，床层中下部煤粒的水分和挥发分的析出 过程依次进行，在达到一定温度条件下，析出的挥发分与穿透床层的空气接触开始着 火燃烧，接着整个床层会经历焦炭着火、焦炭燃烧以及气化等一系列复杂的物理化学 反应。由于煤层具有一定的厚度，因此沿炉排长度方向存在不同的燃烧区域

链条锅炉层燃特点 对于处于正常燃烧条件下的链条炉排锅炉，煤层随着链条移动方向进入炉膛后煤 层表面首先受到炉膛上部热量的辐射，表面的煤先受热干燥，随着链条炉排的前进煤 层继续进入炉膛，表面温度进一步升高，达到挥发分析出温度开始析出挥发分，同时 煤层表面的热量会沿煤层厚度方向向下传递，床层中下部煤粒的水分和挥发分的析出 过程依次进行，在达到一定温度条件下，析出的挥发分与穿透床层的空气接触开始着 火燃烧，接着整个床层会经历焦炭着火、焦炭燃烧以及气化等一系列复杂的物理化学 反应。由于煤层具有一定的厚度，因此沿炉排长度方向存在不同的燃烧区域

大颗粒煤燃烧特点 原煤 空挥发分+焦炭+灰 ☑焦炭+灰 燃灰 干燥 挥发分析出 焦炭燃烧 被灰壳包裹的大颗粒煤块 CmHn.H2. C0,C02,H20 C0,C02 挥发分 C0-C02 02 H2O 气相燃烧 volatile co co C-CO water =C0,H2 灰 H20 …ash H20 gas phase CmHn.H2.CO.CO2.H2O.O2 reaction 干燥 挥发分析出 焦炭燃烧 air:N2.O2

大颗粒煤燃烧特点 被灰壳包裹的大颗粒煤块 O2 char water ash volatile CO,CO2 H2O CmHn,H2 , CO,CO2 ,H2O CO2 CO H2O CO,H2 gas phase reaction CmHn,H2 ,CO,CO2 ,H2O,O2 air: N2 ,O2 y Uchain x

焦炭燃烧 Facs-to-face alignment flat aad perfect Basie wtructural units in cistarted rolumns (RSUsi 800 1600 2100 C Temperature 焦炭在燃烧过程中的石墨化趋势 燃烧速率由气膜阻力、灰层扩散阻 力和化学动力学速率三者综合决定 char core R- MeharaS Mo2 PgYozkka k 化学反应动力学系数 Km 气体穿过气膜的对流传质系数 gas film porous ash shell Kash 表征气体扩散穿过灰层的系数 焦炭颗粒燃烧过程示意图

焦炭燃烧 燃烧速率由气膜阻力、灰层扩散阻 力和化学动力学速率三者综合决定 焦炭颗粒燃烧过程示意图 2 1 1 1 2 char 1 g O O r m ash M S R Y M k k k         化学反应动力学系数 气体穿过气膜的对流传质系数 表征气体扩散穿过灰层的系数 r k mk ash k 焦炭在燃烧过程中的石墨化趋势

燃烧三要素 Ea 温度 k=Ae RT →放热 氣扩散 层 氧量 (混合) 气体产生 煤颗粒 char core 时间 人、 gas film porous ash shell

燃烧三要素 温度 氧量 时间 RT Ea k Ae   （混合）

链条锅炉运行中存在问题 蒸发量不足 排烟温度高 过量空气大 低挥发份着火困难 可燃气体损失大 高挥发份烧煤闸门 飞灰含碳量高 锅炉效率低、煤耗大

链条锅炉运行中存在问题 低挥发份着火困难 高挥发份烧煤闸门 蒸发量不足 可燃气体损失大 飞灰含碳量高 排烟温度高 过量空气大 锅炉效率低、煤耗大