锅炉燃料是指各种锅炉所燃用的燃料,根据形态的不同,可以分为固体、液体和气体三类。
一、固体燃料
固体燃料常用的有煤、煤矸石、页岩和生物质等。其中,煤是最为常见的固体燃料,其特点如下:
1. 煤的组成:煤是一种复杂的混合物,主要成分是碳、氢、氧和少量的氮、硫或其他元素。氮和硫是煤中最主要的杂质,这些杂质燃烧后会产生大气污染物。煤中还含有许多放射性和稀有元素,如铀、锗、镓等。
2. 煤的分类:按干燥无灰基挥发分的含量和胶质层最大厚度,我国把煤炭划分为十大类,即无烟煤、贫煤、瘦煤、焦煤、肥煤、气煤、弱黏结煤、不黏结煤、长焰煤及褐煤。其中,无烟煤、贫煤、弱黏结煤、不黏结煤、长焰煤与褐煤的胶质层厚度不大或不稳定,属于不焦结和弱焦结煤,不适宜作为炼焦煤,但可作为动力用煤供锅炉燃用。
3. 各类煤的特点:
无烟煤:固定碳含量高,挥发分含量低(干燥无灰基挥发分Vdaf<10%),不易点燃,燃烧缓慢,燃烧时无烟且火焰很短。发热量大致为20930\~25120kJ/kg(或5000\~6000kcal/kg)。
贫煤:性质介于无烟煤与烟煤之间,炭化程度比无烟煤稍低,挥发分含量为10%<Vdar≤20%,也不易点燃,燃烧时火焰短,但稍胜于无烟煤。
烟煤:包括一些灰分、水分含量较高,发热量较低(多在18850kJ/kg以下)的品种,称为劣质烟煤。
褐煤:固定碳含量不高,含挥发分很高(Vdaf>40%),极易点燃,燃烧时火焰长。水分、灰分及氧的含量均较高,发热量低,一般为10500\~14700kJ/kg(2500\~3500kcal/kg)。燃烧后焦炭无焦结性,外表多呈棕褐色,质脆易风化,储存时极易发生自燃。
煤矸石:夹带有矸石等矿物质的煤,含灰量在50%以上,发热量很低,一般需要制成细小的颗粒才能燃烧。发热量低,不易燃烧,在锅炉上较少使用,目前只在沸腾锅炉和循环流化床锅炉中应用。
4. 煤的燃烧过程:
着火前的预热阶段:煤受热,水分蒸发出来,此过程是一吸热阶段,进行的快慢与温度和煤的性质有关。
挥发分着火燃烧阶段:挥发分析出,温度升高到着火温度。
固定碳燃烧阶段:挥发分先着火放出大量热量,使固定碳加热迅速燃烧,此过程是个强烈的放热阶段,进行的快慢主要取决于温度和混合接触速度。
碳燃尽阶段:未燃尽的少量固定碳继续燃烧,直至燃尽,形成渣,此阶段一般在氧气不足、温度较低、煤风混合较弱的情况下进行,所需时间较长。
二、液体燃料
液体燃料常用的有柴油、重油和渣油等。液体燃料具有燃烧效率高、热效率高、启动和调节速度快等特点,能够快速满足负荷变化的需求。然而,液体燃料价格较高,运行成本也相对较高,且燃烧过程中会产生一定的污染物,对环境有一定影响。
三、气体燃料
气体燃料常用的有天然气、城市煤气、高炉煤气、焦炉煤气和液化石油气等。气体燃料的特点如下:
1. 使用性好:易于与空气混合,排烟损失小,锅炉效率高;燃料中含硫份和灰分少,受热面不会出现高温结焦和腐蚀现象;烟气流速高,锅炉整体体积小,锅炉金属耗量低。
2. 调节性能灵活:气体热值容易调整,可两种燃料掺混使用;同一锅炉可适用于多种燃料;有很强的适应热负荷变动能力,容易实现燃烧调节。
3. 环境污染小:灰分和硫含量远低于煤和油质燃料;燃烧时不会产生燃煤时大量需要处理的灰渣;对土壤的污染小;烟气中含尘量低,对大气污染小。主要污染物为燃烧时产生的氮氧化合物。
4. 运输使用方便:主要是管道运输,没有车辆运输过程中的飞洒、噪声等污染;直接使用,不需要像燃煤前需要破碎。
然而,气体燃料也存在一些缺点,如许多成分含有毒性(如SO2、NO、CO、H2S等),与空气在一定比例下混合后会形成爆炸性气体,遇明火爆炸,燃烧时应采取完善的安全措施。
总之,在选择西安锅炉燃料时,需要根据实际需求、能源供应情况、环保要求和经济成本等多方面因素进行综合考虑。