鍋爐燃料是指各種鍋爐所燃用的燃料,根據形態的不同,可以分為固體、液體和氣體三類。
一、固體燃料
固體燃料常用的有煤、煤矸石、頁巖和生物質等。其中,煤是最為常見的固體燃料,其特點如下:
1. 煤的組成:煤是一種復雜的混合物,主要成分是碳、氫、氧和少量的氮、硫或其他元素。氮和硫是煤中最主要的雜質,這些雜質燃燒后會產生大氣污染物。煤中還含有許多放射性和稀有元素,如鈾、鍺、鎵等。
2. 煤的分類:按干燥無灰基揮發分的含量和膠質層最大厚度,我國把煤炭劃分為十大類,即無煙煤、貧煤、瘦煤、焦煤、肥煤、氣煤、弱黏結煤、不黏結煤、長焰煤及褐煤。其中,無煙煤、貧煤、弱黏結煤、不黏結煤、長焰煤與褐煤的膠質層厚度不大或不穩定,屬于不焦結和弱焦結煤,不適宜作為煉焦煤,但可作為動力用煤供鍋爐燃用。
3. 各類煤的特點:
無煙煤:固定碳含量高,揮發分含量低(干燥無灰基揮發分Vdaf<10%),不易點燃,燃燒緩慢,燃燒時無煙且火焰很短。發熱量大致為20930\~25120kJ/kg(或5000\~6000kcal/kg)。
貧煤:性質介于無煙煤與煙煤之間,炭化程度比無煙煤稍低,揮發分含量為10%<Vdar≤20%,也不易點燃,燃燒時火焰短,但稍勝于無煙煤。
煙煤:包括一些灰分、水分含量較高,發熱量較低(多在18850kJ/kg以下)的品種,稱為劣質煙煤。
褐煤:固定碳含量不高,含揮發分很高(Vdaf>40%),極易點燃,燃燒時火焰長。水分、灰分及氧的含量均較高,發熱量低,一般為10500\~14700kJ/kg(2500\~3500kcal/kg)。燃燒后焦炭無焦結性,外表多呈棕褐色,質脆易風化,儲存時極易發生自燃。
煤矸石:夾帶有矸石等礦物質的煤,含灰量在50%以上,發熱量很低,一般需要制成細小的顆粒才能燃燒。發熱量低,不易燃燒,在鍋爐上較少使用,目前只在沸騰鍋爐和循環流化床鍋爐中應用。
4. 煤的燃燒過程:
著火前的預熱階段:煤受熱,水分蒸發出來,此過程是一吸熱階段,進行的快慢與溫度和煤的性質有關。
揮發分著火燃燒階段:揮發分析出,溫度升高到著火溫度。
固定碳燃燒階段:揮發分先著火放出大量熱量,使固定碳加熱迅速燃燒,此過程是個強烈的放熱階段,進行的快慢主要取決于溫度和混合接觸速度。
碳燃盡階段:未燃盡的少量固定碳繼續燃燒,直至燃盡,形成渣,此階段一般在氧氣不足、溫度較低、煤風混合較弱的情況下進行,所需時間較長。
二、液體燃料
液體燃料常用的有柴油、重油和渣油等。液體燃料具有燃燒效率高、熱效率高、啟動和調節速度快等特點,能夠快速滿足負荷變化的需求。然而,液體燃料價格較高,運行成本也相對較高,且燃燒過程中會產生一定的污染物,對環境有一定影響。
三、氣體燃料
氣體燃料常用的有天然氣、城市煤氣、高爐煤氣、焦爐煤氣和液化石油氣等。氣體燃料的特點如下:
1. 使用性好:易于與空氣混合,排煙損失小,鍋爐效率高;燃料中含硫份和灰分少,受熱面不會出現高溫結焦和腐蝕現象;煙氣流速高,鍋爐整體體積小,鍋爐金屬耗量低。
2. 調節性能靈活:氣體熱值容易調整,可兩種燃料摻混使用;同一鍋爐可適用于多種燃料;有很強的適應熱負荷變動能力,容易實現燃燒調節。
3. 環境污染小:灰分和硫含量遠低于煤和油質燃料;燃燒時不會產生燃煤時大量需要處理的灰渣;對土壤的污染小;煙氣中含塵量低,對大氣污染小。主要污染物為燃燒時產生的氮氧化合物。
4. 運輸使用方便:主要是管道運輸,沒有車輛運輸過程中的飛灑、噪聲等污染;直接使用,不需要像燃煤前需要破碎。
然而,氣體燃料也存在一些缺點,如許多成分含有毒性(如SO2、NO、CO、H2S等),與空氣在一定比例下混合后會形成爆炸性氣體,遇明火爆炸,燃燒時應采取完善的安全措施。
總之,在選擇西安鍋爐燃料時,需要根據實際需求、能源供應情況、環保要求和經濟成本等多方面因素進行綜合考慮。