基动力煤挥发份绝热燃烧温度分布规律研究

世界收到基动力煤的挥发分工程绝热燃烧温度以及煤质资料来源于第5章。由图10-3可知：随着Vdaf的提高，挥发分中的碳含量单调提高，1.0 kg 动力煤中挥发分的发热量逐步提高。表10-5 图10-7、图10-8 的多项式拟合函数参数由图10-8 的数据以及拟合曲线可知：①世界收到基动力煤的挥发分工程绝热燃烧温度随着Qar，net的提高总体上提高。上述变化规律与挥发分的收到基成分组成特点有关，见图10-4。

理论教育 2023-06-24

动力煤绝热燃烧温度简介

在煤粉锅炉实际的过量空气系数条件下，1.0 kg 煤完全燃烧释放的热量完全用于加热烟气时，烟气能达到的最高温度称为工程绝热燃烧温度。炉膛烟气温度粗略地等于动力煤的工程绝热燃烧温度与炉膛出口烟气温度的算术平均值。电站煤粉锅炉燃用混合煤种一定会引起炉膛烟气温度偏离设计值，进而引起燃烧稳定性降低、炉膛受热面吸热比例偏离设计值的问题，因此研究动力煤的工程绝热燃烧温度具有工程意义和学术意义。

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计算方法：动力煤理论绝热燃烧温度

理论绝热燃烧温度的计算方法［167］如下：1.0 kg 煤完全燃烧需要的最小干空气量——理论空气量见公式（3-1）。其中，Car、Har、Sar、Oar分别是1.0 kg 动力煤的收到基碳、氢、硫、氧元素的含量（%）。因为过量空气系数α=1.0，实际烟气体积见公式。取值方法：无烟煤、贫煤：cd=0.94 kJ/；烟煤：cd=1.075 kJ/；褐煤：cd=1.175 kJ/。其中，是空气在温度为θ（℃）时的焓值。取不同的烟气温度，按照公式迭代计算，最后得到的温度就是动力煤的理论绝热燃烧温度。

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中国动力煤的理论绝热燃烧温度分布规律详解

根据表2-1～表2-4 的数据和第3.1 节的计算方法，假设过量空气系数α=1.0，炉膛漏风系数ΔαL=0，得到中国收到基动力煤的理论绝热燃烧温度，见表4-8～表4-11。图4-7 中国收到基动力煤的理论绝热燃烧温度与Vdaf的关系图4-8 中国收到基动力煤的理论绝热燃烧温度与Qar，net的关系表4-12 图4-7、图4-8 多项式拟合函数参数由图4-7 的拟合曲线可知：①随着干燥无灰基挥发分含量的提高，中国收到基动力煤的理论绝热燃烧温度总体上逐步降低。

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动力煤的分类和特点分析

燃煤电站锅炉使用的煤炭称为动力煤。动力煤可以是某一种原煤、几种原煤的混煤或者原煤与洗中煤的混煤。无烟煤的特点是：挥发分含量最低，着火温度最高，发热量较高。一般而言，动力煤的特点是：发热量低、水分含量高、灰分含量高。中国的动力煤绝大部分来自国内，少量从国外进口。总之，中国煤炭资源主要分布在北方地区。中国消费的国外动力煤主要来自澳大利亚、印度尼西亚、越南、朝鲜、俄罗斯等国，少量动力煤来自其他国家。

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中国动力煤的分布特点与参数分析

中国的煤炭主要分布在黄河以北，山西全境、陕西北部、内蒙古西部集中了全国70%以上的煤炭产量，而且煤炭品质优良。中等品质的烟煤分布在安徽淮南、淮北，江苏徐州，甘肃东南部，宁夏中南部。中等品质的无烟煤、贫煤分布在河南北部、山东西南部、四川东南部、重庆南部、江西南部、福建南部、广东东部、湖南南部、贵州中西部。劣质褐煤主要分布在云南东南部，山东东北部也有少量分布。

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研究方法的局限性及其应对策略

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。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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比较中国动力煤三种绝热燃烧温度分布规律

将中国收到基动力煤的工程绝热燃烧温度、理论绝热燃烧温度、干燥无灰基成分理论绝热燃烧温度绘制在一起，见图4-13、图4-14。说明动力煤的工程绝热燃烧温度反映收到基以及在实际过量空气系数下的值，干燥无灰基成分理论绝热燃烧温度在一定程度上反映动力煤的本质特征。对于褐煤而言，脱水提质可以大幅度提高绝热燃烧温度，从而保证褐煤不容易发生意外灭火事故。

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煤炭资源分布与消费结构简介

世界范围内的煤炭分布主要集中在北半球。中国的煤炭资源丰富，是一次能源的主要组成部分［1］。图1-1 是1978—2015年中国能源总产量和煤炭产量在中国能源总产量中的百分比。中国的煤炭消费结构大致如下：50%左右用于燃煤发电，25%左右炼焦后用于炼钢，25%左右用于其他工业生产工艺和居民生活。

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中国动力煤干燥无灰基成分的理论绝热燃烧温度分布规律

假设过量空气系数α=1.0，炉膛漏风系数ΔαL=0，按照第3章的计算方法得到中国动力煤干燥无灰基成分的理论绝热燃烧温度，见表4-13～表4-16。中国动力煤干燥无灰基成分的理论绝热燃烧温度的分布规律特点是由干燥无灰基成分决定的。干燥无灰基成分中的氮元素和硫元素含量随着Vdaf值的提高变化不大。表4-22 中国动力煤的干燥无灰基成分与Vdaf的关系拟合函数参数表4-23 中国动力煤的干燥无灰基成分与Qdaf，net的关系拟合函数参数

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国外动力煤的参数与概述

世界各国的煤炭主要用于发电。美国、俄罗斯、中国是煤炭储量最大的三个国家。国外最先进的燃煤发电方式与国内相当。其他国家的动力煤数据列于表2-5～表2-8［115～166］中。表2-5 国外无烟煤数据表2-6 国外贫煤数据表2-7 国外烟煤数据续表续表续表续表续表续表续表续表续表续表续表续表续表续表表2-8 国外褐煤数据续表续表续表续表

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中国空气干燥基煤挥发分的绝热燃烧温度分布对比

将中国空气干燥煤挥发分的三种绝热燃烧温度，即工程值、理论值、干燥无灰基理论值与Vdaf、Qad，net的拟合关系绘制在图7-11、图7-12 中，以便对比分析。②中国空气干燥基挥发分的理论绝热燃烧温度在2 300～2 450℃，比ta0，V高得多。降低过量空气系数引起的挥发分绝热燃烧温度的变化体现在煤的水分含量上，见图6-4。②温差随着Qad，net的提高总体单调上升。

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动力煤空气干燥基础数据分析

收录动力煤的空气干燥基数据的工程意义在于，可以按照干燥无灰基挥发分的值查阅动力煤的工程绝热燃烧温度，对于特定煤种而言，可以预测锅炉的炉膛烟气温度范围，从而判断煤粉燃烧的着火、燃尽特性。表2-9～表2-12 是中国动力煤的空气干燥基数据。表2-9 国内无烟煤空气干燥基数据续表表2-10 国内贫煤空气干燥基数据续表续表表2-11 国内烟煤空气干燥基数据续表续表续表续表续表表2-12 国内褐煤空气干燥基数据表2-13 国外动力煤空气干燥基数据续表续表

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中国动力煤工程燃烧温度分布规律优化探析

图4-1 中国收到基动力煤的工程绝热燃烧温度与Vdaf之间的关系图4-2 中国收到基动力煤的工程绝热燃烧温度与Qar，net之间的关系拟合函数参数见表4-5。②当Vdaf＞32%时，随着动力煤的干燥无灰基挥发分含量的提高，中国收到基动力煤的工程绝热燃烧温度逐渐降低，从2 120℃降低到1 700℃。

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