揮發(fā)份對煤炭燃燒時(shí)的影響

發(fā)布時(shí)間：

2025-11-19

煤進(jìn)入爐膛后加熱，首先是揮發(fā)析出、著(zhù)火燃燒，釋放的熱量加熱煤粉氣流，最后達到焦碳的著(zhù)火溫度，使煤粉燃燒。因此，揮發(fā)分是判別煤的著(zhù)火、燃燒特性的首要指標。　

煤進(jìn)入爐膛后加熱，首先是揮發(fā)析出、著(zhù)火燃燒，釋放的熱量加熱煤粉氣流，最后達到焦碳的著(zhù)火溫度，使煤粉燃燒。因此，揮發(fā)分是判別煤的著(zhù)火、燃燒特性的首要指標。　　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(zhù)火溫度，使焦碳提早著(zhù)火，火焰較穩定，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(zhù)火，火焰就不穩定，如無(wú)煙煤、貧煤等。　　

揮發(fā)分的主要在分是低分子烴類(lèi)，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(lèi)化合物。一般說(shuō)來(lái)，揮發(fā)分少的煤種，其揮發(fā)分中含氧成分很少，主要是碳氫化合物，因此揮發(fā)分的發(fā)熱量及開(kāi)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，揮發(fā)分的釋放量也會(huì )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到著(zhù)火濃度要求，溫度又足夠高，就會(huì )著(zhù)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(shuō)來(lái)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(zhù)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(guò)導熱和輻射傳給焦炭粒，使炭粒著(zhù)火燃燒；揮發(fā)分少的煤，著(zhù)火溫度較高，不能迅速燃燒。雖然這個(gè)圖所示的是近似曲線(xiàn)，只能做定性分析的參考，但可以從中看出煤的揮發(fā)分對燃燒的穩定及對制粉、送粉系統運行安全的影響。　　

揮發(fā)分對燃燒的經(jīng)濟性也有較大的影響。實(shí)驗表明，隨著(zhù)煤的Vdaf的提高，鍋爐的飛灰可燃物（q4）減少，因此，煤的Vdaf這個(gè)指標對燃燒所需的空間、空氣過(guò)剩系數、熱風(fēng)溫度和煤粉細度，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)分適應范圍較廣。煤粉爐可以設計成燃燒高揮發(fā)分的褐煤，也可以設計燃燒低揮發(fā)分的貧煤、瘦煤，甚至無(wú)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有較大的關(guān)系；對煤粉爐的點(diǎn)火、助燃油系統的設計,以及空氣預熱器的大小、制粉系統的型式和防爆措施的設計等,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(lái)說(shuō)，不可能各種揮發(fā)分的煤都能燒。例如，原來(lái)設計用低揮發(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，也可能因為火焰中心位置偏斜使火焰充滿(mǎn)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(guò)熱，脹粗或爆管等。反近，原來(lái)設計燒用高揮發(fā)分煤的爐子，改燒低揮發(fā)分煤后，火焰中心遠離噴燃器出口，送入煤粉時(shí)得不到高溫煙氣加熱，就會(huì )推遲著(zhù)火，相應縮短了煤粉在爐內燃盡的時(shí)間與空間，還使爐溫降低而影響燃燒速度，降低煤粉燃盡度，增加飛灰可燃物，機械未完全燃燒熱損失也隨之增加。因此，供應電廠(chǎng)用煤要盡可能考慮鍋爐原設計選用煤種的揮發(fā)分。當然，實(shí)際供應煤種的揮發(fā)分數值有些變化，可以通過(guò)調節來(lái)適應，一般說(shuō)來(lái)，向偏高方向的變化，比較容易通過(guò)調節適應，使燃燒穩定；而向偏低方向的變化，則需通過(guò)強化著(zhù)火來(lái)調節，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(zhù)火提早，以及提高煤粉濃度和煤粉細度等方法來(lái)穩定燃燒。但是，調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(lái)適應。例如，調換噴燃器，增加或減少燃燒帶敷設，甚至改變爐膛結構等。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(guò)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(guò)，直到喉部及燃盡室才燒著(zhù)，導致燃燒不完全。　　燒煤粉的立式旋風(fēng)爐，煤種適應范圍較廣。因為在這種燃燒室時(shí)燃燒的是煤粉，煤粉被引至旋風(fēng)室的周?chē)?，連揮發(fā)分也都散到旋風(fēng)室的爐壁上燃燒，整個(gè)旋風(fēng)燃燒室都充滿(mǎn)了強光火焰。因此，方式旋風(fēng)爐不但可以設計燒長(cháng)焰煤、褐煤，而且也可設計燒無(wú)煙煤，比臥式旋風(fēng)爐對煤種適應范圍廣。　

　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、制粉系統的選型和防爆措施的設計等都與揮發(fā)分有密切關(guān)系。所以在供應煤時(shí)應盡可能根據原設計煤種的揮發(fā)分供給；若不能按原設計煤種供煤，可以通過(guò)調整一次風(fēng)的風(fēng)量、風(fēng)溫，改變煤粉細度，調整火焰中心位置，改變一、二次風(fēng)比等措施改善燃燒運行工況，但這種調節措施是有限度的，只有在揮發(fā)分相差不大時(shí)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(zhù)火溫度，使焦碳提早著(zhù)火，火焰較穩定，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(zhù)火，火焰就不穩定，如無(wú)煙煤、貧煤等。

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