提高燃烧效率的方法总结.doc

提高燃烧效率的方法总结

学生：牟娜
学号:20120390222
专业：热能与动力2班
前言

简述我国所面临的能源危机
我国是一个能源生产大国和消费大国，拥有丰富的化石能源资源。2006年，煤炭保有资源量为10345亿吨，探明剩余可采储量约占全世界的13%，列世界第三位。但是中国的人均能源资源拥有量较低，煤炭和水力资源人均拥有量仅相当于世界平均水平的50%，石油、天然气人均资源拥有量仅为世界平均水平的1/15左右。能源资源赋存不均衡，开发难度较大，已探明石油、天然气等优质能源储量严重不足。再加上能源利用技术落后，利用低下，在经济高速增长的条件下，我国能源的消耗速度比其他国家更快，能源枯竭的威胁可能来得更早、更严重。因而，日益增长的对外能源需求造成的能源压力迫使我们不得不寻找解决能源危机的突围之路。
正文

能源危机已摆在我们眼前，我们必须敲响警钟。另外，随着节能和环保的概念与意识越来越被人们重视，保护环境、节约能源已经成为企业降低生产成本增强产品市场竞争力的最有效手段之一。对于许多发电厂来说，降低能耗、提高燃烧效率是个十分令人关心的问题，本文将就此进行一些讨论。
一．所有的燃烧装置的目的都是把一种燃料转换成热能用于生产。这产生的热能可用于产生蒸汽、加热。在燃料危机前的70年代，人们不重视能量转换的效率，而今天人们正努力提高燃烧效率运行，减少了NOx、SOx和未完全燃烧燃料的排放。因此，排放符合标准和保护了生态环境。
现在提高燃烧效率的最好的方法就是使用连续监测烟气的仪器以测量烟气中二氧化碳、二氧化硫、氮气、氧气和燃烧物的含量或一氧化碳的含量。然后对测量出来的数据加以分析，严格的控制其在符合要求之内。
燃烧涉及的主要物质，即燃料和氧。就一般情况而言，燃料为气态（如天然气）、液态（如各种燃油）和固态（如煤），而氧则直接取用空气中的氧。换言之，2个主要物质就一般情况而言变成了燃料的空气。空气中包含的79%的氮，20.9%的氧和极少量的其它气体。
　所谓提高燃烧效率，就是让适量的燃料和适量的空气组成最佳比例进行燃烧，因为空气中有79%的氮气，这些氮气不参加燃烧，但在燃烧过程中被加热，吸取了能量然后从烟道中被排到大气中去。即为了使空气中20.9%的氧参与燃烧，必须要加热比氧多将近4倍的氮，然后将其放掉。这些能量的损耗是不可避免的，但却可以减到最低的程度。如果能在保证燃料充分燃耗的前提下最大程度地减少空气的输入量，则这种形式的损耗将减至最低。但空气量的减少是必须在保证燃料充分燃烧的前提下，否则由于燃料未充分燃烧的能量损失也是十分可观的。
综上所述，减少不必要的能量损耗、提高燃烧效率的关键就在于使空气和燃料的配合达到最佳程度，既不浪费更多的燃料，也不加热更多的空气再白白放掉。怎样才能做到这一点呢？由于烟道气中含有所有这些信息，所以一个最直接的方法就是利用分析仪监视烟道中的能量损失情况，并适量调整空/燃比，使能耗降到最低。目前几乎所有的发电厂是在机组调试时找出燃烧的最佳空/燃比点，并以烟道氧含量来标志。一般在3%-5%O2以后电厂调节空/燃比将氧含量控制在3%-5%O2。
由此可知提高燃烧效率最直接的方法就是使用烟气分析仪器（如烟气分析仪、燃烧效率测定仪、氧化锆氧含量检测仪）连续监测烟道气体成分，分析烟气中O2含量和CO含量，调节助燃空气和燃料的流量，确定最佳的空气消耗系数。
二．充足的氧气
一般讲燃烧都是在有氧状态下的一种化学反应，也就是某种元素与氧发生化学反应生成氧化物的放热反应过程。所谓提高燃烧效率就是要某种元素全部或绝大部分与氧气发生反应生成氧化物；可见，提高燃烧效率充足的氧是必须的；另外这种放热化学反应需要在一定温度下进行，所以，相对的高温也是必要的。实践中，无论何种提高燃烧效率方法本质都是反应物与氧充分接触和提高反应物温度，这里包括提高供氧温度。但是，燃烧效率的提高并不代表能源利用效率高，能源利用效率高低还要看用能设备结构。一个燃烧效率高的锅炉，并不一定热效率高；这之间有一定相关性，并不是完全相关的。
三．结合冶金过程节能减排，探讨提高燃料燃烧效率的方法和途径
目前在我国冶金行业为应对节能减排,在提高燃料燃烧效率方面,采用的主要方法和具体途径如下:
1、焦化方面中催化燃烧烧结助剂的应用 在烧结过程中,除了电以外需要最多的能源主要是煤或焦粉。在煤中或焦粉中添加燃烧催化烧结助剂,提高煤的燃烧效率和热值释放,可以大大节约能源,尤其是可以提高烧结矿厚度,提高烧结矿的强度,从而提高烧结效率,节约能源。按煤或焦粉量添加不含碱金属的烧结助剂0. 3%左右,每吨烧结矿可以节约标准煤3～5kg,提高烧结效率10%左右。
2、炼铁方面中高炉喷煤助燃剂的利用 高炉在喷煤时,煤粉在高炉中停留的时间只有几秒,喷吹的煤粉能否燃烧完全是关键所在。从除尘灰中可以检测到煤含量,有时除尘灰中高达50%～60%的碳粉,说明喷吹的煤粉在高炉中没有充分燃烧。在煤粉中添加助燃剂,可以有效地提高喷吹煤粉的燃烧效率,提高喷吹煤粉的利用率。 和TRT及CCPP发电技术的应用 TRT是高炉煤气余压回收透平发电装置的简称,是国际公认的钢铁企业重大能量回收装置,是回收和利用高炉炉顶煤气的余压和余热,将热能和压力能转化为机械能,驱动发电机发电的一种装置,该装置回收能源效果显著。CCPP是燃气—蒸汽联合循环发电装置的简称,是以炼铁高炉低热值(3 100～3 500kJ )高炉煤气为燃料的联合循环发电机组。利用富余放散的高炉煤气发电,既可实现高炉煤气零排放,减轻大气环境污染,又能获得大量的电能,是节能减排的绿色环保工程。
3、炼钢方面中转炉煤气回收利用 在冶炼过程中转炉内处于高温,碳氧反应形成的CO气体称为转炉煤气,温度约在1 600℃。此时 高温转炉煤气的能量约为1 ×109 J / t,其中煤气显热能约占1 /5,其余4 /5为潜能。转炉炼钢过程中释放出的能量是以高温煤气为载体的,要做到负能炼钢必须回收煤气,而且应尽可能提高回收煤气的数量和质量。转炉煤气回收是转炉负能炼钢的关键,是炼钢节能降耗的重要途径,也是间接提高燃料燃烧的有效途径。 四、有色冶金中提高锅炉的热效率 锅炉运行耗用大量燃料 ,提高锅炉热效率 ,对提高电厂经济效益具有非常重要的作用。燃烧过程中保持合格的风、煤配合 ,即炉膛内最佳的过剩空气系数，保持适当的炉膛温度，合理的一二次风配合 都可以保证煤粉燃烧迅速、完全 ; 合理的送吸风配合就是要保持适当的炉膛负压 ,减少漏风。当运行工况改变时 ,这些配合比例调节得当 ,就可以减少燃烧热损失 ,提高锅炉效率。上述方法及途径都可以保证提高燃料的燃烧效率，从而提高锅炉效率。
四﹑提高循环流化床锅炉燃烧效率的途径 
1、提高飞灰在炉膛内的停留时间
由于该炉的流化速度较高7米/秒，大量飞灰在设完全燃烧状态下，被烟气带走，灰分热效率损失，为延长飞灰在炉膛内的停留时间，以利细小碳粒子在离开炉膛出口前充分燃烧，降低ｑ4损失，提高锅炉燃烧效率，在炉膛四角提高10米处布置4组三次风，三次风从内旋中心圆直径约500mm切线方向进入炉膛，下倾角10-25度，形成飞灰与烟气的二次混合燃烧，降低飞灰含量15，减少了ｑ4热损失，在悬浮段内形成强旋流场，实现颗粒的炉内循环，延长细颗粒的停留时间。飞灰颗粒中未燃烬碳在床内开始燃烧并在悬浮段停留期间继续进行燃烧。这样一方面大大延长了飞灰颗粒在炉内的停留时间，另一方面使飞灰颗粒燃烧更完全，飞灰循环一次就可以获得很高的燃烬度。三次风机可选用9-19型，风压4000-6000Pa、流速80m/s的高压风机。
2、提高平面流分离器分离效率
分离器的捕灰效率直接影响循环床的飞灰携带率和燃烧效率，捕灰效率越大，灰携带率愈大，燃烧效率也愈高，分离器的捕灰效率与飞灰粒度粗细、飞灰浓度、锅炉负荷等因素有关。根据近两年的运行参数和测试数据表明，粒径小的和粒径大的飞灰含碳量较小，而粒径为100-400微米的飞灰含量最高，重量也最大，如果不把这部分飞灰回收，将造成很大的飞灰不完全燃烧热损失。为降低对流管束出口烟温，充分利用烟气余热，提高分离器效率，可在后部对流管束标高126000mm处安装一组隔烟板，呈双S形，隔烟板后部应高于后墙200mm，使大部分飞灰经3#隔煤板后直接进入分离器，提高分离效果，增加烟气流程，分离后的细灰由灰管风送入炉膛进行二次燃烧。
3、提高返送效率
原设计的过热器下部的返送装置为仓储式，当飞灰量大，风送量不均时易造成灰管堵塞，影响锅炉的安全运行。解决细灰能畅通无阻地进入炉膛，采取了以下措施：拆除返料仓，把灰管直接插入炉膛，新增一台二次风机，利用高压风把飞灰直接送入炉膛。可基本消除送灰管的堵塞问题，既保证了细灰返送装置系统的畅通，又降低了燃料不完全燃烧热损失。
4、精心操作，保证锅炉安全经济运行
循环流化床锅炉的燃烧为沸腾燃烧，可分为挥发分燃烧和焦碳燃烧两个阶段，送入沸腾床内的煤粒在被加热升温的同时，首先释放出挥发分，这部分挥发分可迅速燃烧；另一方面，床内固体燃烧的混合也直接关系着沸腾床内传热条件，影响煤的燃烧效率。因此首先要做到： 
（1）完善与合理组织好流化床锅炉的燃烧工况，提高飞灰的回收再利用，提高热效率。  
（2）及时调整锅炉负荷，确保低温燃烧，沸上、中、下温度，温差不大于50℃。 
（3）保持料层厚度，保证风室风压的稳定。
总结：过以上改造和调节，使锅炉燃烧效率有了很大的提高，沸上、中、下温度衡定，锅炉出力由改造前的27t/h增大到36t/h，比改造设计的期望值32t/h高出4t/h多，在锅炉最大负荷下中沸温度可控制在950℃以内，。三次风安装后，飞灰燃烬度提高，飞灰含碳量降低，燃烧效率提高，炉膛出口温度下降到700℃以下。使排烟损失ｑ4相应减小，稳定、可靠的飞灰循环使飞灰含碳量明显降低，由原来的12下降到5，锅炉热效率提高了8。分离器回收效率达98以上，烟尘排放对环境的污染也明显减少。
五﹑提高燃烧效率的燃烧剂
可作为这类添加剂的有：（1）二叔丁基过氧化物;(2)硝基烷烃和合成脂类润滑油;（3）沥青煤（烟煤）﹑溶剂和碳化物;（4）醇水化合物；（5）氢气；(6)煤炭添加剂。
煤炭添加剂的机理：
（1）煤炭添加剂由特殊乳化剂、分散剂、缓蚀剂及渗透剂组成，经水稀释后，在渗透类组分的协助下，催化剂在煤炭中渗透分散，尤其是在煤核的大量空隙中分散，能保证催化剂更大程度上与煤炭内外表面接触，最大程度地发挥产品催化作用。
（2）煤炭添加剂喷洒到燃煤数分钟后，所含的各种化学成分通过煤炭孔隙快速渗透、吸附到煤炭内部。当煤炭进入燃烧室后，添加剂所含各种化学成分起着催化活性载体的作用，降低了煤的起火点温度，强化了燃煤的氧化还原反应，催化助剂在不同温度段逐步释放出新生态活性氧，与煤中的可燃物结合，降低反应活化能，促进燃烧、改善工况和降低污染物排放。
（3）煤炭添加剂采用介孔结构的复合载体与稀土元素增加活性，能够快速让大分子碳链发生裂解，同时利用煤中固有水分提供氢原子，完成加氢过程，产生较多低分子量或小分子量的碳氢化合物，使煤炭含氢量和高、低位热值均提高8～10%。
（4）由于火焰温度及高度的升高和燃烧区域的扩大, 增加了燃烧强度与密度,加大了热交换的传热面积，提高了热交换效率，从而提高了锅炉的出力和效率，以达到节煤的目的。
（5）煤炭添加剂中含有固硫剂和表面活性剂，能吸收和固化燃烧过程中产生的二氧化硫，并大量吸附粉尘及其他有害物质，同时还清除了燃烧器内壁附着的烟尘积垢和胶状物，从而抑制了烟气排放浓度。
使用效果：煤炭添加剂使用特殊乳化剂、分散剂、缓蚀剂与渗透剂，借助稀土元素增加催化剂活性，使传统的煤炭由表及里的燃烧方式改变为内外一起燃烧，提高了煤炭燃烧的燃尽程度，减少了炉内燃煤的化学不完全燃烧和机械不完全燃烧带走的热损失，催化剂借助介孔结构的复合载体强化活性完成加氢脱硫过程，降低了废气中烟尘和有害气体的排放量，从而达到节煤固硫等目的。在众多应用企业中，该节煤剂节煤率稳定在10%以上。
总之，提高燃烧效率的方法有很多。随着社会的进步，科学的发展，燃烧领域也会不断出现新的技术，燃烧效率的方法也会不断出现。
2012-12-21