由于煤粉锅炉的实际燃烧条件与煤的工业分析实验条件之间的差别,第3章的研究方法存在局限性,简述如下:
煤粉锅炉炉膛中的煤粉燃烧过程的特点是:①高温:炉膛温度一般为1 400~1 600℃;②加热迅速,加热速率达到5 000~10 000℃/s;③燃烧速度快,水分析出、挥发分析出时间为0.01~0.1 s,焦炭开裂颗粒燃尽时间一般为1.8~2.5 s;④悬浮燃烧:煤粉颗粒与空气、烟气形成气力输送流动;⑤结渣与掉渣同时进行;⑥灰分中的催化剂成分在燃烧过程中起到重要作用。
工业分析成分中的挥发分实验条件是:①将鼓风干燥箱预热到145℃左右,用玻璃称量瓶称取煤粉样品1.0 g 左右,然后将玻璃称量瓶和煤粉样品在鼓风干燥箱中恒温40 min~2 h,得到水分含量(Mar,%)。②将箱式电阻炉预热到915~920℃,然后将1.0 g 左右的煤粉样品以堆积状态加在坩埚中;坩埚(包括盖子)在箱式电阻炉中恒温7 min,得到水分、挥发分的含量之和(Mar+Var),然后用(Mar+Var)-Mar,得到收到基挥发分含量(Var,%)。
显然,实验室中的挥发分实验条件与煤粉锅炉中的挥发分析出条件有很大区别:①聚集状态不同:煤粉锅炉中的煤粉以悬浮状态被加热,煤的工业分析实验过程中煤粉颗粒以堆积状态被加热;②加热速率不同:煤粉锅炉炉膛中的煤粉加热速率为5 000~10 000℃/s,煤的工业分析实验过程中箱式电阻炉的加热速率为500~700℃/s;③煤粉锅炉的煤粉颗粒挥发分析出过程是在O2浓度很高的条件下(18%~21%),煤的工业分析实验过程中坩埚中的煤粉挥发分析出过程的O2浓度很低(3%~5%)。
综上所述,煤粉锅炉中实际的挥发分析出量(VPCB)比按照GB/T 212—2008(《煤的工业分析方法》)[35]做出的收到基挥发分含量(Var)高。(www.daowen.com)
此外,按照GB/T 212—2008 不同的实验室会产生实验误差,因此工业分析成分中的Vdaf是挥发分的名义值。在本书所列的煤的收到基数据中,有一部分煤的挥发分发热量计算结果为负值。这部分数据被列为无效数据,这些数据主要出现在无烟煤、贫煤等挥发分含量低的煤质参数数据中。
虽然挥发分的绝热燃烧温度计算方法存在局限性,但是当数据量很大时,计算结果仍然能体现出挥发分绝热燃烧温度分布规律的客观性。
对于燃煤电站锅炉而言,1.0 kg 煤带入炉膛的热量中,收到基低位发热量应当扣除排烟热损失率(q2)、气体不完全燃烧热损失率(q3)、固体不完全燃烧热损失率(q4)、锅炉炉膛部分的散热损失率(q5)、炉渣物理显热损失率(q6)。1.0 kg 煤的物理显热,1.0 kg 煤对应的一次风的热量、二次风的热量中,应当扣除炉膛部分的散热损失率(q5)。
本书的计算过程中没有考虑上述因素,因此计算结果的精度有一定折扣。即便如此,由于动力煤以及空气干燥基煤的数据数量庞大,计算方法基本正确,动力煤的工程绝热燃烧温度分布规律也具有足够的客观性。
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