燃烧学论文--燃料的高效清洁燃烧

燃料的高效清洁燃烧Efficientcleancombustionoffuel作者：李坤Likun单位：12270241时间：2014年11月29日【摘要】随着世界经济的发展，能源与环境问题变得日益突出，我国作为一个发展中国家，经济发展速度较快，这些问题显得尤为突出。随着人们对环境污染问题的关注，建立一个科学的功能系统迫在眉睫，研究燃料的高效清洁燃烧技术变得刻不容缓。其重点是燃烧过程种的除尘、脱硫，减少飞灰、烟尘等的排放。还有就是提高燃料的利用效率，节约燃料，本文就从燃料性质、燃烧技术、燃烧控制几方面分析如何提高能源燃烧效率，减少环境污染。关键词：燃料、高效燃烧、减轻污染Abstract：Withthedevelopmentofworldeconomy,energyandenvironmentproblemsarebecomingincreasinglyprominent,andourcountryasadevelopingcountry,economicdevelopmentfaster,theproblemisparticularlyprominent.Aspeopleattentiontotheproblemsofenvironmentpollution,establishingascientificfunctionsystemisimminent,theresearchoffuelefficientcleancombustiontechnologyisbecomingurgent.Thefocusisthecombustionprocessofdustremovalanddesulfurization,reducetheflyashandsootemissions.Andimprovefuelefficiency,savefuel,inthispaper,fromthefuelproperties,combustiontechnology,combustioncontrolseveralaspectsabouthowtoimproveenergyefficiency,reducingenvironmentalpollution.Keywords:fuel,combustionwithhighefficiency,reducepollution一、燃料的分类与性质（煤）按燃料的物态可将燃料分为固体燃料，液体燃料、和气体燃料，在自然界中可获取的固体燃料有木柴、煤，液体燃料油石油，气体燃料主要为天然气。煤，石油，天然气的主要性质分为物理性质和化学性质两方面。煤根据母体物质碳化程度可以分为泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤。其中无烟煤的碳含量是最高的，具有很高的燃烧热值。二、煤的燃烧技术火床燃烧火床燃烧是指燃料主要在火床（又称炉排）上完成燃烧全过程的一种燃烧方式。添加在正在燃烧的火床上的新鲜燃料受到炉膛高温及已燃高温煤层的加热而点燃。燃烧所需要的空气从火床下部的风是通过炉排上的通风孔穿入煤层供给燃烧用。火床燃烧只能燃用固体燃料。火床燃烧设备主要由炉排、风室、加煤设备及除渣设备所组成。燃烧过程：新燃料从炉们抛散至炽热的火床面上，受高温火焰和炉拱的强烈辐射（辐射传热）以及灼热焦炭层的直接烘烤（接触导热），还有流经高温火床的热空气的冲刷（对流传热），使燃料很快的完成了燃烧的热力准备阶段（即预热、干燥、挥发份逸出），进而挥发分着火燃烧，最后焦炭也进入了猛烈的燃烧期。随着燃烧的不断进行，燃料中的碳、氢、硫等可燃质不断的燃烧成二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳及水蒸气等而排出炉膛，燃料层便不断下落，最终，在靠近炉排面处基本燃尽并形成炉渣。新燃料的不断加入、燃烧及燃尽，使渣层逐渐增厚，达一定高度时便被清除。在此期间，司炉必须经常拨动火床，促使火床上的煤粒分布均匀，不出现“火口”，并消除“裹灰”（焦炭表面包一层灰壳）现象，以便燃烧正常进行。燃烧特性：1）新燃料双面受热，着火条件极为优越，因而着火迅速稳定2）燃烧过程具有周期性，这是间断加煤带来的后果。加煤周期愈长，周期性给燃烧带来的影响愈严重3）燃烧效率较低，因为它们的排烟温度偏高，化学不完全燃烧热损失和机械不完全燃烧热损失亦较大火室燃烧火室燃烧是指燃料在炉膛空间中以悬浮状态完成燃烧全过程的一种燃烧方式。火室燃烧设备最主要的部件是燃烧器。新鲜燃料与燃烧所需的空气量都是通过燃烧器上的各个不同用途和作用的喷口喷入炉内，并组织炉内燃烧空气动力工况，创造合适的燃烧条件和环境以保证燃料在火室（及炉膛）空间中及时着火、稳定燃烧、充分燃尽。根据燃料不同的燃烧特性和炉内燃烧组织的不同要求，燃烧器有直流式和旋流式两大类。沸腾燃烧利用风室中的空气将固定炉篦或链条炉排上的灼热料层(主要是灰粒)吹成沸腾状态,使其与煤粒一起上、下翻滚燃烧的燃煤锅炉。简称沸腾炉。又称流化床燃烧锅炉。这种锅炉的燃烧器的炉篦由均匀分布着直径为35～40毫米风孔的钢板(16～20毫米厚)或铸铁板（30～40毫米厚）制成，风孔上插嵌着风帽。鼓风由风孔吹入炉料层。三、煤燃烧的产物及处理燃烧是物质剧烈氧化而发光、发热的现象，是人们利用能源的最主要方式。煤燃烧是煤炭利用的主要方式,煤燃烧时会排出大量SOx、NOx、CO2、重金属、可吸入粉尘等有毒有害物质，还会产生噪声污染、热污染和铅污染等。它们对生态环境造成了严重的破坏，妨害着人们的健康，动植物的生长，甚至整个生态的平衡。因此必须对它们加以控制。我国煤炭的消费是直接燃烧，煤炭的直接燃烧造成我国大气典型的煤烟型污。烟尘烟尘是燃烧的必然产物。燃料在燃烧后由烟囱排出的烟气中含有各种粒度不同的尘粒,灰粒，炭黑粒子，灰粒子及粒状浮游物。在煤炭燃烧外排的烟气中,主要污染物除了SO2、CO2和NOX外,还有一种比较严重的污染物就是烟尘。烟尘是燃煤过程中排放出来的固体颗粒物,其主要成分是二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙和未经燃烧的炭微粒等。常见的烟尘有黑烟、红烟、黄烟和灰烟。不同颜色的烟尘,其组成和来源各不相同。黑烟含有大量焦油、碳黑,主要来自燃煤、燃油业;红烟含有大量氧化铁,主要来自钢铁厂;黄烟含有大量氮氧化物。主要来自化工厂;灰烟主要来自水泥厂和石灰厂。全球每年约有1亿吨的烟尘排放到空气中,其中不乏有毒烟尘,会危及人类的健康。CO2的污染现状及危害煤炭中质量百分含量最高的元素就是碳元素,在煤炭燃烧时碳完全氧化产生CO2,不完全燃烧则生成CO。其中CO2是造成地球温室效应的主要原因。由于温室效应导致了地球温度上升、两极冰雪融化、海平面上升、陆地被淹没等不可估量的损失。大气的中CO2浓度从1870年的300mL/m3升到了1990年的355mL/m3,增加量为55mL/m3。其中,煤炭燃烧产生的CO2占了绝大数。SO2的污染及危害我国主要的SO2污染来源有硫酸厂尾气中排放的SO2、有色金属冶炼过程排放的SO2、燃煤烟气中的SO2等三个方面,其中燃煤烟气中的SO2仍是污染的主要来源。我国煤炭多为高硫煤(含硫量大于2%),其贮量约占煤炭总贮量的20%~25%。在全国煤炭的消费中,占总量约84%的煤炭被直接燃用,燃烧过程中排出大量的SO2,使我国成为三大酸雨区之首。CO2控制技术目前使用各种物理或化学溶剂的吸收吸附法是较为成熟的方法,特别是使用甲基乙醇胺为吸收剂的化学吸收法得到了广泛的研究与应用。但是对于燃煤电厂而言,烟气量大、含量低,使用这些CO2技术都会带来严重的能源损失,减少其净电能输出13%~37%。(1)基于CaO碳酸化-煅烧循环的CO2分离技术。它是使用CaO与CO2反应以及生成产物CaCO3的煅烧这个循环过程来捕捉烟气中的CO2。这种技术可以用于燃烧烟气中CO2的分离,也可以用于气化过程中CO2的分离。(2)O2/CO2循环燃烧技术。针对燃煤电厂特点所发展的CO2减排技术是O2/CO2循环燃烧技术。该技术采用纯氧和再循环的烟气代替空气进行助燃,是一种既能直接获得高浓度CO2,又能综合控制燃煤污染排放的新一代煤粉燃烧技术,有巨大的发展潜力。(3)化学链燃烧技术。该技术具有非常高的能源利用效率,没有NOX释放,而且在使用含碳气体燃料时,燃烧产物仅包含CO2和H2O,只需经过简单的冷凝就能得到高纯度的CO2,从而以较低的能源消耗实现CO2的减排。基于化学链燃烧技术对氧载体性能的要求以及使用金属氧化物作为氧载体时潜在的问题,提出了氧载体材料的新类型-CaSO4,SrSO4,BaSO4,并对其与不同燃料组成的反应系统的热力学以及动力学特性进行了初步研究。总结：随着十一五规划中节能减排目标的提前完成，十二五计划将继续保持十一五期间对节能减排的整治力度，并在电力发电、二氧化碳排放方面加大整治力度，以确保在国民经济健康稳步发展的同时，保护环境，协调环境与经济发展的关系。对此，大力发展清洁能源、提高能源利用率是重中之重。以上介绍的技术有效地保证了燃烧的相对清洁，和能源的充分利用以及多次利用。尤其是垃圾焚烧处理技术，“垃圾危机”在向全世界蔓延，正当愈演愈烈的“垃圾冲突”再次让意大利蒙羞时，法国也因为罢工出现了“垃圾围城”的尴尬。在我国，问题同样严峻。根据相关统计，有超过三分之二的城市正深陷“垃圾围城”困局。垃圾处理主要有两种形式，一是填埋，需要大量的土地用来填埋垃圾。二是焚烧，期间很容易造成二次污染。我所介绍的垃圾焚烧技术将二次污染降到了最低，对节能减排做出了很大的贡献。其次，关于清洁燃烧，中国还处在发展中国家，中国的农村人口数量是9.5亿，现在真正长期居住在农村的农民大概是7.5亿。农民的生活方式并未十分科学健康，所以中国还存在很大的节能减排空间。比如，在农村小型煤炭炉、和一些土灶还大量存在，使用时燃烧不充分，会排出大量黑烟和CO2。所以国家在致力企业节能减排的同时，还应加大对节能减排、低碳生活的宣传力度，建立很好的节能减排的氛围，毕竟彻底的改革需从基层入手，只有人人心中都有节能减排，对环境负责，对我们的后辈子孙负责的意念，改革才会有扎实的基础，让人人愿意执行，愿意负责，才能尽可能的避免形式主义的弊端。参考文献[1]周桂铨.重视煤炭环境污染发展洁净煤技术[J].矿业安全与环保,2003,10[2]李东雄,等.煤燃烧与污染控制技术的进展[J].电力学报,2001.06[1]DL/T904-2004．火力发电厂技术经济指标计算方法[S]．[2]绿色和平组织．中国发电集团气候影响排名[R]．2009．[3]赵太平．火电机组煤耗综合分析及降耗措施[J]．四川电力技术，2002，26(6)：40-41，49.[4]贾志广．台山发电厂600MW机组性能试验直接厂用电率的分析与计算[J]．广东电力，2006，19(12)：38-40．[5]王亚军，王鑫等．有效降低300MW亚临界参数火电机组厂用电率方法浅析[J]．沈阳工程学院学报：自然科学版，2007，3(3)：226-228．[6]杨林，陆南，陆晋．热电联产机组供热得益对发电煤耗率、厂用电率的影响和计算方法[J]．电力设备，2006，7(10)：77-78．[7]顾先青，潘卫国等．大型火电机组供电煤耗率比较分析[J]．上海电力学院学报，2009，25(2)：109-112．[10]徐涛,刘晓红《煤燃烧污染与控制技术的分析研究》能源技术2008年第11期(总第131期)[11]胡予红，孙欣等煤炭对环境的影响研究2004.11