固体燃烧 PPT.ppt

河北工业大学能源与环境学院 煤粉锅炉 数值模拟 直流煤粉燃烧器 旋流燃烧器 磨煤设备 三井－巴布科克能源有限公司 煤粉燃烧器喷口炉膛内部 三、旋风燃烧 旋风燃烧：使燃料悬浮于旋转空气中的燃烧方式。燃料颗粒由一次风经过燃烧器送入旋风炉，大量二次空气沿切向高速进入旋风炉，形成强烈旋流。由于气流的旋转，燃料贴壁边旋转、边进行热分解、着火、燃烧、燃尽。烟气从中心孔排出。 特点：1、强烈旋流，燃料空气混合好，燃烧温度高达1700度；2、燃料逗留时间短，故颗粒要求较小；3、由于高温，液态排渣，减少了飞灰。 旋风炉内速度分布 四、沸腾燃烧 沸腾燃烧：相当于层燃时火床的通风速度达到煤颗粒沉降速度时的临界状态下的燃烧，此时煤颗粒失去稳定性而在煤层中作强烈的上下翻腾运动，类似于沸腾状态。 特点：1、燃烧过程强烈、燃烬率高、传热效率高；2、飞灰严重，需要二次除尘；3、适用燃料广，煤颗粒要小于10mm，一般0.2~3mm；4、床内温度800～900度，烟气有害成分降低；5、由于受热面受到强烈的冲刷，破坏了层流边界层，因此提高了传热系数。 BW公司循环流化床锅炉 德国鲁奇公司循环硫化床 1、炉膛；2、旋风分离器；3、过热器；4、外置式换热器；5、煤仓；6、返料装置；7、石灰石进料口；8、灰冷却器；9、省煤器；10、空气预热；11、除尘器；12、引风机；13、尾部烟道；14、汽包 * 第十一章固体燃料的燃烧 煤的燃烧 燃烧特征分类 1、表面燃烧：燃烧反应在燃料表面进行，通常发生在几乎不含有挥发分的燃料中，如焦炭、木炭，氧气与二氧化碳通过扩散作用到达燃料表面进行燃烧反应。 2、分解燃烧：一般发生在热分解温度较低的燃料中，热分解产生的挥发分在离开燃料后与氧气接触进行同相燃烧反应，如纸张、木材、煤等。 3、蒸发燃烧：发生在熔点较低的燃料中，先熔化呈液态，然后进行蒸发和燃烧，如石蜡等链烷烃燃料。 4、冒烟燃烧：一些易分解的固体燃料当温度较低挥发分未着火时，将产生大量浓烟，从而使大量可燃成分散失在烟雾中。如木材纸张在低温下的燃烧。 第一节 煤的燃烧过程 煤的燃烧需要经历干燥、挥发分析出、挥发分着火燃烧、焦炭着火燃烧、燃尽等几个过程。 1、煤受热，表面水分蒸发，干燥。温度继续升高，热分解反应，析出碳氢化合物和少量CO2，称为挥发分；在很短时间内就可以析出全部挥发分的90％左右，但需要较长时间才可全部析出。 2、温度足够高，挥发分着火燃烧，一方面加热焦炭，一方面争夺氧气，抑制焦炭不能燃烧，中心温度800左右。这90％的挥发分的燃烧时间占全部燃烧时间10％左右。 3、焦炭在大部分挥发分燃烧后才着火，温度达到1200度，出现蓝火焰，是CO燃烧。仍有少量挥发分析出，二至几乎同时燃尽。由于焦炭发热量很高，故在煤燃烧中起决定性作用。 挥发分对煤燃烧的影响 挥发分对粒煤燃烧具有双重影响 有利影响： 挥发分与空气的混合物着火温度很低，因此先于焦炭着火燃烧，并形成包络火焰，提高了焦炭的温度，为其着火燃烧提供了条件；同时焦炭温度升高也促进了挥发份的析出。 挥发分析出在焦炭内部形成众多空洞，增加了焦炭反应表面积，利于提高燃烧速度。 不利影响： 挥发分的燃烧消耗了大量的氧气，造成扩散到焦炭表面的氧气显著减少，从而降低了煤颗粒的燃烧速度，特别是燃烧初期，对煤粒燃烧的抑制作用尤其明显。 灰分对煤燃烧的影响 有利影响： 当灰分中含有Na、K等元素时，对煤的燃烧油催化作用。 不利影响： 当煤颗粒由外层逐渐烧向内层的时候，灰分有可能形成包裹颗粒的灰壳，妨碍了氧气的扩散，不仅降低了燃烧速度，甚至导致不能燃烬。另外灰分升温消耗了一部分热量，降低了燃烧温度并导致着火延迟。 第二节碳粒的燃烧过程 在燃烧过程中，碳的反应包括初次反应（碳与氧）和二次反应（碳与二氧化碳及一氧化碳与氧），这两次反应都是在相界面上的异相反应。 碳的异相反应可以在外表面进行，也可以在孔隙的内表面进行；异相反应越强烈，越集中在外表面；反之，容易趋向内表面。 异相反应速度：单位时间单位表面积上完成的反应物质的量。g/cm2s 碳的燃烧包括：1、氧扩散到碳表面；2、氧吸附于碳表面；3、氧与碳进行表面反应；4、反应产物的脱附；5、解析后的生成物从反应表面扩散到周围环境。 碳在纯氧中燃烧 1、碳的燃烧过程 1、初次反应：碳与氧反应，生成中间状态的碳氧络合物，然后离解为二氧化碳与一氧化碳。 2、二次反应：二氧化碳在炽热碳表面进行还原反应，吸热；一氧化碳与氧气进行容积反应，放热。 Re100情况下 A、温度低于700度：由于温度不高，CO2不能进行还原反应，CO也不能与氧反应 B、温度700～1200度：CO2仍然不能进行还原反应，CO与氧可以反应生成CO2并形成火焰前