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煤粉的燃烬特性研究文献综述

 2020-04-09 03:04  

我国煤炭产业主要指煤炭采选业,包括无烟煤、烟煤、褐煤等原煤煤种的开采与洗选。从细分行业来看,煤炭采选业分为煤炭开采业和煤炭洗选业。煤炭是我国重要的基础能源,我国能源消费结构一直以煤炭为主。

继2009年我国首次成为煤炭净进口国后,2010年来我国煤炭净进口量持续增加。2010年我国煤炭进口保持快速增长,出口继续下降。据海关统计,全年进口煤炭16483万吨,同比增长30.99%;出口煤炭1903万吨,下降15.03%;净进口煤炭14580万吨,较上年增加4237万吨[1]。2011年,我国煤炭进口量继续保持高位,进口总量再创近年来新高,出口规模依然较小,与进口量相差悬殊。2011全年我国进口煤炭1.82亿吨,同比增长10.8%;出口煤炭1466万吨,下降23%;净进口1.68亿吨,增长15.2%。由于近几年国内经济增速回落,许多高耗能企业将不得不实行减产,对电力的需求下降,使2012年煤炭需求增速放缓。综合分析国内外煤炭供需形式和国家政策等影响进出口的主要因素,2012年我国煤炭供需基本平衡的总体格局将继续保持,煤炭进口总量大幅上升的可能性不大;出口仍将保持低位运行,不排除创新低的可能[2]。”今年以来中国煤炭进口量大量增加,预计2013年煤炭进口量仍将保持高位,进口煤对中国国内市场的冲击不断加大。”中国煤炭工业协会经济运行部主任、中国煤炭运销协会理事长王战军日前在此间举行的2013中国煤炭市场高峰论坛上说[3]。

近年来国内煤炭消费年均增长率达到8%左右,煤炭在我国能源消费中具有重要的地位。我国在高油价下降低成本的压力最大,以煤代油的倾向日趋明显。受需求变化影响,我国煤炭行业市场呈现出”淡季不淡、旺季不旺”的态势。自2011年国家发改委发布30号公告[4],对电煤价格实行临时干预措施,将煤炭价格限定在一定范围内,此举存在对煤炭产量和供需产生一定影响,但限价将会影响煤企供应的积极性,需要观察干预措施何时结束。综合分析,2013年煤炭价格将稳中有升。

一、煤粉燃烧过程机理

煤的化学成分为有机质、矿物质灰分及水分。有机质主要包括碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)元素的化合物。上述元素在与氧气发生燃烧反应时放出热量故C,H,O,N,S及其化合物又称可燃质。矿物质灰分主要包括钙、镁、铁等金属盐金属氧化物微量氯化物以及微量氯元素。水分分为化合结晶水及游离水。化合结晶水在低于100℃时不析出游离水吸附于煤的表面或毛细孔中吸收热量时可析出。矿物质灰分及水分不发生化学反应不产生热量故对作为燃料的煤而言皆为杂质。可燃质并非以元素形式存在而是复杂的化合物与氧发生燃烧反应时产生一系列的化合、分解反应伴随热量的释放。其值可通过化学计量方程式表示它仅表示反向物与生成物之间的数量变化关系而与反应的实际历程无关[5]。

煤的燃烧实际上是煤中的可燃成分与空气中的氧气在高温下进行的快速氧化反应,并伴随着光和热的产生。煤燃烧后的生成产物是各种气体混合物,主要有二氧化碳、二氧化硫、水蒸气等,通常又称为烟气[6]。煤的燃烧过程分为初始的挥发分析出及燃烧和挥发分析出后煤中其余成份形成的碳粒燃烧两个阶段. 一般主要研究在惰性气氛和氧气气氛下的挥发分析出,统称为热解或挥发分析出。煤的挥发分析出后剩余的炭骸类似石墨结构,为由很多晶粒组成的焦炭。煤粒燃烧特性主要由焦炭决定,这是因为:

(1)焦炭占煤可燃质量的55%~97%,发热量占60%~95%;

(2)焦炭燃烧时间占煤燃尽时间的90%;

(3)焦炭燃烧为其他过程创造热力条件。

所以煤的燃烧过程主要是焦炭的燃烧过程。碳燃烧的步骤为:

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