水分對(duì)煤的燃燒及傳熱的影響

1、水分對(duì)煤的燃燒及傳熱的影響魚！!土墨塑文章埔號(hào)LO04能？2j-7峨（80lw8 OO2302文直標(biāo)識(shí)碼:A中圍分囊號(hào):06432水分對(duì)煤的燃燒及傳熱的景乏晌（湖南店輕工業(yè)高等?？茖W(xué)校，長沙410015川昌摘要:分析了水分在煤中存在的形式，從燃燒動(dòng)力學(xué)角度討論了水分對(duì)煤的燃燒及傳熱過程的影響，關(guān)鍵詞:水分;燃燒;停熟1燃煤中水分存在的形式煤可分為泥煤，褐煤，煙煤和無煙煤.燃煤的水分主要包括游離水分和吸附水分兩部分游離水分主要是煤在開采，運(yùn)輸，貯存過程中帶人的，因此又稱外在水分或機(jī)械水；吸附水分是煤在形成過程中所固有的，又稱內(nèi)在水分.一般情況下，同種燃煤的吸附水分變化不大，而游離水分則可能由于煤

2、在開采，運(yùn)輸.貯存時(shí)條件不同，往往會(huì)有較大的波動(dòng)；不同種類的燃煤，泥煤，褐煤的吸附水分要比煙煤無煙煤高.表1為我國部分燃煤水分組成情況.表1我國部分燃煤水分組成情況（）種類產(chǎn)地收到基水分（M.,）空氣干燥基水分（M.一）2水分對(duì)煤燃燒的影響煤中的水分不宜高.水分含量增加，會(huì)使煤的熱值相應(yīng)降低，亦不利于著火，同時(shí)在燃煤燃燒過程中，水分的蒸發(fā)需要消耗大量的熱 量（QA=2250kJ/kg）,并增加煙氣帶走的熱損 失，使?fàn)t溫降低.但是，從燃燒動(dòng)力學(xué)來講，燃 煤中含有少量（5%8%）的外在水分，對(duì)煤的 燃燒是有利的.2.1 適宜的水分能加快燃煤中固定碳的燃燒 煤的燃燒過程可以分為準(zhǔn)備.燃燒和燃盡 三個(gè)

3、階段.燃燒階段是煤燃燒過程最重要的階 段，主要包括揮發(fā)物和固定碳的燃燒.揮發(fā)物 中主要是碳?xì)浠衔?，比較容易著火，且燃燒 速度快.固定碳是燃煤的主要燃質(zhì)，具發(fā)熱量股占總發(fā)熱量的一半以上，是煤燃燒過程中 放出熱量的主要來源，而且固定碳的燃燒是多 相反應(yīng)，完全燃燒比揮發(fā)物燃燒困難，燃燒所 需時(shí)聞也比揮發(fā)物燃燒時(shí)間長得多.因此，如 何保證固定碳的燃燒完全，迅速，是組織燃燒 過程的關(guān)鍵之一.固定碳的燃燒是兩相（氣一周相）反應(yīng)的 物理化學(xué)過程.氧氣擴(kuò)散至碳粒表面與其作 用,生成的CO及C02氣體再從其表面擴(kuò)散出 來,因此,固定碳的燃燒主要決定于化學(xué)反應(yīng) 速度和擴(kuò)散速度.當(dāng)燃煤中存在適宜水分時(shí)， 在燃燒過

4、程中水分蒸發(fā)，形成水蒸氣，水蒸氣 能與灼熱的碳發(fā)生反應(yīng)，具體如下：C+H'o=CO+H' Q C+2H'o=CO,+珊廣一 0'C+C0'=2CoCO+H'o=CO,+H'一以上反應(yīng)加速了固定碳的氣化，同時(shí)生成 的水煤氣中的CO使原來碳粒表面的CO濃度 大大增加，促進(jìn)CO從其表面擴(kuò)散出來，并與O, 迅速反應(yīng)，放出大量的熱，從而提高了固定碳 的燃燒速度.當(dāng)然，水分的含量必須嚴(yán)格控制， 因?yàn)闊o論是水蒸氣的形成，還是水蒸氣與灼熱 的碳反應(yīng)，都要吸收大量的熱量.過多的水分， 會(huì)降低燃燒溫度，使固定碳化學(xué)反應(yīng)速度減慢.2.2 適宜的水分能減少不完全

5、燃燒熱損失 目前,燃煤大部分還是采用層狀正燒法燃 燒，即煤自上而下通過準(zhǔn)備.燃燒，燃盡等三個(gè)24?節(jié)能2001年第8期階段完成燃燒過程.這種燃燒方法，燃煤從上 部投入，就不可避免地造成煤粉飛揚(yáng).由于加 煤時(shí)，燃燒爐膛溫度較低，且固定碳燃燒速度 較慢，飛揚(yáng)的煤粉就不可能完全燃燒，造成不 完全燃燒損失，同時(shí)產(chǎn)生大量的黑熠，污染環(huán) 境.當(dāng)燃煤中含有一定量的水分，就可有效地 減少加煤時(shí)的煤粉飛揚(yáng)而造成的不完全燃燒熱 損失，同時(shí)也可減少黑煙對(duì)大氣的污染.其 次，在固定碳燃盡階段，固定碳的外殼包了一 層灰渣，使空氣很難摻人里面參加燃燒，從而 使燃燒進(jìn)行緩慢，特別是高灰分燃煤就更難燃 盡，造成不完全燃燒熱損

6、失.當(dāng)燃煤中含有一 定量的水分，在燃燒階段，由于水蒸氣和灼熱 碳的氣化反應(yīng)同定碳燃燒迅速且完全，使燃 盡階段的殘?zhí)即蟠鬁p少，即使在燃盡階段存在 定的殘余固定碳水蒸氣仍可與之反應(yīng)，使 殘余固定碳燃燒完全.2-3適宜的水分有利于穩(wěn)定燃燒在我國，煤的燃燒方法主要有層狀燃燒法 和粉煤噴流燃燒法.層狀燃燒法是將燃煤放 在爐算上鋪成一定厚度的煤層進(jìn)行燃燒，在燃 燒過程中一般要進(jìn)行三項(xiàng)操作：加煤，撥火和 除渣.所謂撥火就是撥動(dòng)爐算上的燃料層，其 目的在于平整和疏松煤層，消除風(fēng)眼，使通 風(fēng)均衡流暢.但在撥火操作過程中，由于爐門 敞開，而爐內(nèi)一般為負(fù)壓，爐外冷空氣就會(huì)進(jìn) 入爐內(nèi)，引起爐內(nèi)溫度波動(dòng)；另一方面，爐外

7、冷 空氣的進(jìn)入會(huì)直接改變爐內(nèi)氣氛，影響產(chǎn)品質(zhì) 量.如燒制陶瓷產(chǎn)品，在高溫階段一般都需要 保持還原氣氛，額繁的撥火操作就無法保持爐 內(nèi)的還原氣氛，容易造成產(chǎn)品缺陷.當(dāng)燃煤中 含有一定水分，使?fàn)t算上煤的堆積密度減小 （因?yàn)樗拿芏缺让盒。@樣當(dāng)水分蒸發(fā)后， 能使煤層孔隙率增多（尤其是碎煤），從而改善 空氣與煤粒接觸混合，減少了風(fēng)眼的產(chǎn)生， 達(dá)到撥火操作之目的，而爐內(nèi)溫度和氣氛波動(dòng) 小，燃燒穩(wěn)定.3水分對(duì)煤燃燒產(chǎn)物的傳熱影響 燃煤燃燒后，產(chǎn)生高溫?zé)煔?高溫?zé)煔庾?為載熱體主要是通過對(duì)流換熱和氣體輻射換熱 來傳遞熱量.在煙氣溫度較高，流動(dòng)速度不大 的情況下，氣體的傳熱主要是通過氣體輻射換 熱來傳遞熱

8、量，氣體的輻射力可用下式表示= £Bc4,100)4式中£一氣體的黑度； (一黑體輻射系數(shù)； -氣體的溫度.從上式可知，氣體的黑度對(duì)氣體的輻射力 影響很太，氣體的黑度越大，其輻射力也就越 強(qiáng).而氣體的黑度與該氣體的組成有關(guān)，單原 子氣體和一些雙原子氣體，如氮(N),氧(O) 等在工業(yè)爐溫度范圍內(nèi)，放射和吸收輻射能是 微不足道的，這類氣體(也包括空氣)可認(rèn)為是 透明介質(zhì)；只有三原子或三原子以上氣體才具 有較強(qiáng)的放射和吸收輻射能，如二氧化碳和水 蒸氣.因此，高溫氣體中的二氧化碳和水蒸氣 含量越高，其黑度也就越大.當(dāng)燃煤中含有適 宜的水分，在燃燒過程中，水分蒸發(fā)可使煙氣 中三原子

9、氣體含量增加，從而提高了煙氣的黑 度,有利于燃燒產(chǎn)物與物體之間的輻射換熱. 另一方面，由于水蒸氣與灼熱的碳反應(yīng)，生 成水煤氣，而水煤氣的燃燒速度不僅比固定碳 的燃燒速度快得多，且燃燒的火焰長度要比周 定碳燃燒的火焰長度長，這樣，火焰能夠更直接 地與物體進(jìn)行對(duì)流和輻射換熱，提高傳熱效率. 4工程實(shí)例分析筆者對(duì)煤中加水燃燒情況在多家企業(yè)進(jìn)行 了實(shí)地跟蹤調(diào)查，并在湖南衡山某瓷廠對(duì)燃煤 加水燃燒情況進(jìn)行了測試比較.該廠有一條 70m長的燃煤隧道窯，燒成帶共有氧化爐l 對(duì),還原爐3對(duì)，燃燒室采用傾斜式爐柵，燃煤 使用大同煙煤，最高燒成溫度為1340c .在產(chǎn)量，燒成制度(包括溫度，壓力，氣氛制度)不變情

10、況下，對(duì)還原爐進(jìn)行燃煤加水燃燒測試，結(jié)果見表2.對(duì)燃燒后的煤灰分析，在未加水煤燃燒的灰渣中含有一定量的未能燃盡的焦炭，而外加水后燃煤燃燒后灰渣中殘留的焦炭就明顯較少從表2還可得出當(dāng)燃料外加5%水分時(shí)，燃煤消耗量為442kg/h,折算成未加水燃煤消耗量文童簟號(hào)：1004 7948(:001)08 O025 o3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B中圈分龔號(hào)：TU97高層建筑供水模式的選擇與系統(tǒng)能耗分析(湖北紡織建筑設(shè)計(jì)院二所，武漢430077)戎左峻摘要:結(jié)合工程設(shè)計(jì)實(shí)例，對(duì)具有代表性的高層建筑供水模式及其能耗碎了詳盡 的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和理論分析.關(guān)鍵詞:高屆建筑;供水系統(tǒng)；能耗高層建筑室內(nèi)給水不可能由外網(wǎng)直供，必須通

11、過建筑物的室內(nèi)給水系統(tǒng)增壓后分別送至建筑物內(nèi)各用戶.其室內(nèi)給水系統(tǒng)有多種模式可供選擇：(1)屋頂設(shè)水箱，分區(qū)減壓配水；分區(qū)設(shè)水箱配水；(3)變頻供水，分區(qū)減壓，(41分區(qū)變頻供水；(5)其它無塔供水方式.對(duì)于高層建筑而言，第5種方式較少見，本文不加論述.給水模式的選擇涉及供水安全.可靠.水質(zhì)穩(wěn)定，二次7虧染，用戶的健康意識(shí)與心理需求等工程的，技術(shù)經(jīng)濟(jì)的，社會(huì)的諸種因素，也牽涉到給水系統(tǒng)的能耗性能這樣的概念.本文擬從系統(tǒng)的能耗這個(gè)角度對(duì)幾種具有代表性的供水模式做些分析，以供參考及借鑒.1工程實(shí)例及各方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較某高層住宅樓，建筑高度99m.除裙房及轉(zhuǎn)換層外，共有住房264套（含復(fù)式住宅，措

12、豎向分為高中，低3個(gè)給水分區(qū).方案比選中作了以下4個(gè)方案：方案A:地下室設(shè)泵房，水池，屋頂設(shè)100m水箱l座,中區(qū),低區(qū)設(shè)減壓閻.水泵將全部用水提升至屋頂水箱，然后再配送到各用戶；方案B:地下室設(shè)水池及l(fā)套恒壓變量變頻調(diào)速供水裝置，中區(qū)，低區(qū)設(shè)減壓閻，由變頻裝置直接向用戶配水；方案c:在高，中，低等3個(gè)分區(qū)分別設(shè)各自的高位水箱（每座容積34m'）,地下室設(shè)水池及各分區(qū)專用的供水泵.水由分區(qū)供水泵分別提升至分區(qū)水箱，再配給用戶；方案D:地下室設(shè)水池以及各分區(qū)專用的恒壓變量供水裝置共3套，直接配水.本次比選遵循以下原則：裹2燃煤加水燃燒情況分析剖|加木情況來A采井加井加1o%燃盛消耗量啦7445UE（kE）加盛時(shí)煙囪有堆加盛時(shí)煙囪的黑幗加爆時(shí)幗囪的捧l幗.卷燒室內(nèi)卷燒大為減少.燃燒室內(nèi)幗理象減少.卷燒甚燒.操作尊定.窯遭還氣甚燒穩(wěn)定.窯遭落a室911曩度牟低, 慨氛艷費(fèi)，妁5rain好.還原氣氛飽璃.使加煤，掛a攤作拄a一嵌,21mirtI8miD拄a .嵌鼓增加2加爆一嵌a 一 .投a一友.22rain加盛一嵌.為420kg/h,因此當(dāng)燃料外加5%水分時(shí)，每小 時(shí)可節(jié)約原煤4.25kg;而當(dāng)外加10%水分時(shí)， 則每小時(shí)要多耗原煤12.2(488X090 427= 12.2)