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1、浅谈烟气再循环的机理煺特浅谈烟气再循环的机理目前,国内外对烟气再循环的工作机理的研究还不充分,理论尚不完善,有些看法尚不统一.我们认为烟气再循环有助于无空气予热器的小型工业锅炉运行特性的改善,分析原因如下.一,加强了氧气与碳表面的接触根据燃烧过程分析,知道煤的燃烧主要可分为挥发份的燃烧和焦碳的燃烧,其中焦碳的燃烧是非常困难的一环.焦碳的燃烧在层燃炉中主要是沿着焦碳块粒的表面进行.在焦碳表面进行碳与氧的化合反应,具有很快的速度,因此,如果能保证及时地迅速供给反应所必须的氧,并同时从焦碳表面导出 CO 及灰等燃烧产物,则焦碳块粒的燃烧过程进行的非常快.设有一个球状颗粒直径为 80=20,颗粒表面上
2、的氧气浓度为 CO,主气流中氧气浓度为 Ckg,m.根据付立叶牛顿质量扩散定律有:氧气向煤粒表面的扩散量mID?4 盯 02.(1)一 r式中:流体质量扩散系数 m2/sm 一流体向固体表面质量扩散率kg,s考虑到点汇流动中,质量流量不变,可知氧气扩散的质量流量为一常量即 m=常数对(1)式移项后得:dc=.丽 m?dr(2)对(2)式积分得:r(7o 壶 fdrJdc.i解得:Co-Co= 茜(一?击=4,Dro(C 一一 Co)(3)上式说明质量扩散方向与浓度梯度成反比.也说明如果焦碳表面已燃尽生成灰时,则 CO=C 表面氧气浓度与空间一样,则氧气不再向焦碳内部扩散,燃烧无李玉松徐学安法进
3、行,对于层燃煤来说,如果配风不当,不能及时吹掉碳表面的灰,则氧与碳的接触更加困难.提高送风量,增加空气对煤的相对冲刷速度,就容易将焦碳表面的灰及 CO 和CO 带走,可以提高氧向焦碳表面的扩散速度,使燃烧速度加快.二,再循环烟气中含有水蒸气的作用当水蒸气自炉排下送入炉膛与炽热的焦碳相遇时可以发生分解还原反应.当燃料层温度较高时,反应式为:H20+C=H2+CO.27840kcal/kg当燃料层温度不够高时,反应式为:2H2O+C=2H2+COz-17970kcaI,kg以上两种反应在实际运行中可能同时存在,而且都是吸热反应,反应生成的H,CO 在炉膛上方可以继续燃烧.由于还原反应吸取燃料层少量
4、的热量,可使煤层中温度不至于过高造成结焦.当再循环烟气中的水蒸气和挥发份相遇掺合在一起时,这时反应机理将发生很大改变.干燥的一氧化碳和氧燃烧时,臭氧 O.起着活化中心的作用 ,要在660-740C 以上才能着火.当一氧化碳和氧的混合物掺有水蒸气时,这时 H,0,OH除按H+OO+OHO+HrH+OH2(OH+H2)-*2(H+H20)该三式反应外,还和 CO 发生反应.OH+C( COHCO+O+MCO,+MM其它分子这时 O,OH 等活化中心所造成的燃烧速度要快很多.因此,”潮湿”的一氧化碳的爆炸要比干燥的二氧化碳容易很多.当一氧化碳与氧的混合物中掺有 2%的水蒸气时,达到 600-640C
5、 时就能着火.理论和实验证明一氧化碳的燃烧反应速度除与其本身浓度有关外,主要和水蒸气浓度成正比.WCO=(o)由上述可知,从再循环烟气中带入少量水蒸气对于挥发份中 CO 的燃烧是有利的,既可降低 CO 的燃点,又可加快 CO的燃烧速度,这对于减少气体不完全燃烧热损失 q.和降低烟尘浓度是有相当大的作用的.再循环烟气中含有少量水蒸气,对较干的煤和细粉较多(约占 50-80%)的层燃炉来说,还有下列好处.1,细粉煤和水蒸气相遇,可以增加细粉煤的团聚力,细粉可以粗化,既不飞扬又不漏落,等于增加了可燃物质,增加了发热量,又减少了冒黑烟.2,细粉粗化后,堆积重度达到最少,另外水份也能疏松煤层,使煤层孔隙
6、度增大,便于通风,加快燃烧速度,改善燃烧状况,有利于燃烧,提高炉膛温度,增加煤的燃尽度.三,提高炉膛温度烟气再循环后,可使空气过剩系数减少到 1-2.这对于没有空气予热器的小型工业锅炉来说,无疑等于减少了冷风的进入,提高了送风温度,增加了入炉热量.这对于缩短燃料的预燃时间,提高炉膛温度是有一定作用的.四,消烟除尘因再循环烟气是从除尘器进口处抽取的,这样进入除尘器的烟尘量将减少.再循环烟气自炉排和煤层中穿过时.烟尘受到过滤,基本上把直径 dl0I.L 的尘粒滤掉.当再循环烟气量为全部排烟量 30%时,至少有 27%的烟尘可不必进入除尘器而被除去.由于减少了排烟量和各种污染排放物,不仅降低排烟含量三分之一,使烟气黑度降低,减少环境污染,还可以使锅炉尾部的烟道,除尘器,引风机等几何尺寸进一步缩小.(作者单位:牡丹江市锅炉压力容器检测中心)质量天地 57
