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煤的组成
 


煤由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成,还含有一定水分,灰分和其它杂质。煤的燃烧部分:一是碳,二是挥发分。

碳是煤的主要成分,含碳量越高的,其发热量亦越高。由于碳的燃点较高(约700℃左右)故含碳量越高的煤越难点燃。挥发分包括氢(h2)、氧(o2)、硫化氢(h2s)、甲烷(ch4)、乙烯(c2h4)等。挥发分含量较高的煤燃点较低,容易点燃,但碳量相应减少,发热量也较低。

水分是煤的杂质之一,其含量以小于10%为好。

灰分是混入煤中的沙、石、灰土等杂质,一般应小于30%,其含量高的,将使炉渣增多,降低煤质,影响燃烧。但含量过少,在燃烧时又容易出现“流炉”漏炭。

二、煤的种类

煤有褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤等几种。云南常用的是褐煤、烟煤、无烟煤三种。煤的种类不同,其成分组成与质量不同,发热量也不相同。单位重量燃料燃烧时放出的热量称为发热量,人为规定以每公斤发热量7000千卡的煤作为标准煤,并以此标准折算耗煤量。

1、褐煤:多为块状,呈黑褐色,光泽暗,质地疏松;含挥发分40%左右,燃点低,容易着火,燃烧时上火快,火焰大,冒黑烟;含碳量与发热量较低(因产地煤级不同,发热量差异很大),燃烧时间短,需经常加煤。

2、烟煤:一般为粒状、小块状,也有粉状的,多呈黑色而有光泽,质地细致,含挥发分30%以上,燃点不太高,较易点燃;含碳量与发热量较高,燃烧时上火快,火焰长,有大量黑烟,燃烧时间较长;大多数烟煤有粘性,燃烧时易结渣。

3、无烟煤:有粉状和小块状两种,呈黑色有金属光泽而发亮。杂质少,质地紧密,固定碳含量高,可达80%以上;挥发分含量低,在10%以下,燃点高,不易着火;但发热量高,刚燃烧时上火慢,火上来后比较大,火力强,火焰短,冒烟少,燃烧时间长,粘结性弱,燃烧时不易结渣。应掺入适量煤土烧用,以减轻火力强度。

三、煤的燃烧

1、煤燃烧需要的条件:煤的燃烧是碳和其它可燃物剧烈氧化的反应。为了把煤炭所含有的热量尽量释放出来,就应充分满足煤对燃烧的要求,以达到使煤尽可能完全燃烧的目的。煤的燃烧需要以下条件:

(1)维持足够的炉膛温度。煤只有加热到一定温度时才能着火燃烧,而且炉膛内温度越高,煤的燃烧越快,越充分。所以应防止炉膛温度降低,影响煤的燃烧。

(2)供给充足的氧气。通风供氧不足,煤不能燃尽。通风供氧过多,导致炉膛温度下降。适当偏多的通风,是保证充分燃烧的条件。在烘烤时,可根据火焰颜色判断通风量进行调节。通常,火焰呈黑红色的表示通风供氧不足,火焰呈亮白色的表示通风供氧过多,火焰呈麦黄色的表示通风供氧适当。

(3)需有足够的燃烧时间。煤的燃烧要经过蒸发、分解、碳燃烧、燃尽等阶段。各阶段都需要一定时间才能完成。所以,必须有足够的时间才能使煤充分燃烧。因此,在烘烤时不适当的加煤和出渣都是不正确的。

(4)保持煤和氧气的良好接触。煤的燃烧是由外向里进行的,当外层燃烧后,会形成一层灰壳将内层包裹起来,阻碍了煤与氧气的接触。这时就应采取捅火,拔火等措施破坏外层灰壳,使煤与氧气得到良好接触以加快燃烧。或者使用鼓风机增加通风速度,使空气冲破灰壳而达到煤层。

2、煤在炉膛内燃烧的特点

(1)分层燃烧。煤在炉膛内可区分为四层。

最上面为新煤层,又称干馏层。中间是灼热的碳燃烧层,它又可分为氧化层和还原层。下面是炉渣层。燃烧所产生的高温烟气流(火)先是集聚在炉膛空间,然后很快进入火管,最后通过烟囱排入大气。煤添进炉膛后,下面受灼热煤层的烘烤,上面受炉膛空间火焰和炉顶热辐射的加热,在这种“双面点火”作用下迅速被烘干、预热、点燃。逸出的挥发分和炭燃烧时生成的一氧化碳等气态可燃物质及飞灰,在炉膛空间呈悬浮状燃烧。剩下的固体炭则呈焦炭状在煤层中燃烧。焦炭层即碳燃烧层,是煤的主要燃烧区,其温度可达1100—1600℃。焦炭层的氧化层最先与空气接触燃烧,生成二氧化碳并放出大量热量。氧化层的二氧化碳上升遇到还原层中灼热的炭被还原成一氧化碳,一氧化碳和挥发分在炉膛空间燃烧。煤燃尽后形成的灰渣呈熔融状下流,与上升的冷空气相遇而冷却为固体炉渣。炉渣层将灼热的焦炭层与炉栅隔开,保证了炉栅的安全,同时也使进入的冷空气得到预热并穿过炉渣较均匀的上升。当然,这四层不是截然分开的,有重叠交错现象。但是,维持燃烧的成层性,尽量避免层次打乱,是确保燃烧完全、稳定烤房温度和节省煤炭的重要条件。如果煤层混乱,将造成燃烧不旺,升温不灵,炉栅漏煤等弊病,严重影响烘烤质量及浪费能源。所以,一定要避免烧混。

(2)燃烧的周期性。新煤刚加入时,由于新煤水分的蒸发及自身的吸热等,将使炉膛温度下降。当新煤点燃后则释放出大量热能,使炉膛温度升高并达到高峰。此后,随着煤的燃尽,发热量降低,炉膛温度再次下降。这时就要重新加煤,又开始了一个新的周期……燃烧的周期性变化,与炉膛通风状况也密切相关。在新煤投入后,随着炉膛内可燃物质的增多和煤层的加厚,出现炉膛内需要氧气多而通风阻力大的现象,造成通风供氧不足。随着燃烧的进行,可燃物质逐渐减少,煤层变薄,炉膛内需要氧气量减少,通风条件变好,逐渐使通风供氧达到适合状况,煤火燃烧旺盛进行。此后,随着可燃物质的进一步减少,通风供氧变得过多,又使炉膛温度下降,再次影响燃烧……这种通风情况的周期性变化,也促成了燃烧的周期性。

燃烧的周期性不论对控制烤房温度或节省燃料都是不利的。所以,烘烤时,一定要注意烧火技术,尽量减轻燃烧周期性所造成的损失

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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