固体燃料的燃烧课件.pptVIP

7.8煤的燃烧 方案三 一次风量仍相当于Da1=0.15，二次风量也相当于Da2=0.35，但是加入地点推迟到0.09m处。 于是煤粉与一次风气流在0.07m处着火燃烧，一次风中的氧很快就消耗掉，气流温度升高到1500℃。但是此时二次风量一次加得太多了，混合以后又使温度降低到745℃ (着火温度以下)，火炬被中途淬熄。此后，部分燃烧过的煤粉气流和二次风的混合物重新受热，达到0.29m处再度着火，而在x1=0.48m处二次风中的氧也消耗完，马弗炉内的燃烧过程基本上结束。 从这个方案可知，二次风在一次风中的氧消耗完以后加入，对于缩短火炬长度是有帮助的。但是一次加入的二次风量过多，使燃烧中断，所以火炬长度缩短得不多。 7.8煤的燃烧 7.5碳燃烧反应的控制 一、碳燃烧反应的速度 推导碳燃烧速度 碳燃烧速度：碳在单位时间、单位表面积上燃烧的质量。 先考察碳燃烧时氧量的平衡 碳燃烧反应的氧量 ws0 = kCs 周围扩散到碳表面的氧量 vO2 = ad (C∞-Cs ) 平衡状态， ws0 = vO2 即： kCs = ad (C∞-Cs ) 氧扩散到碳表面的扩散速度常数 二、推导碳燃烧速度 于是 碳的燃烧速度： 碳与氧的化学计量比 折算反应速度常数： Gsc= b kzs C∞ 三、反应控制区 对上述结果进行讨论 kad，1/k→0 kzs≈ ad，Cs →ad Gsc=b ad C∞ 反应温度很高时，化学反应能力很强，碳的燃烧速度取决于氧气扩散速度； 称为扩散控制燃烧，又称扩散燃烧区。 kad Gsc=b k C∞ 扩散能力强，化学反应能力差； 温度较低时，碳燃烧速度取决于化学动力学因素； 称为动力控制燃烧，又称动力燃烧区。 三、反应控制区 k = ad Gsc= b kzs C∞ 燃烧速度介于动力燃烧区和扩散燃烧区之间 称为过渡燃烧区 四、谢苗诺夫准则 定义：Sm= ad / k Sm 10，动力燃烧区； Sm=0.1~10，过渡燃烧区； Sm0.1，扩散燃烧区。 五、影响燃烧速度的因素 为计算碳燃烧的速度，必须求解k 和ad 化学反应速度常数 k = k0 exp( -E/RT ) 扩散速度常数 ad = Nud D / d 上式中， Nud——扩散的Nussellt数，Nud= ad d / D D——扩散系数 d——碳粒直径 利用经验公式求解 Re很小时，Nud≈2； Re100时，Nud=0.7Re0.5 五、影响燃烧速度的因素 谢苗诺夫准则可以表达为： 从上式可以看出，影响Sm的因素包括以下几项： 火焰温度T； 气流相对速度w； 活化能E，频率因子k0； 煤的粒径d。 五、影响燃烧速度的因素 上述各参数对谢苗诺夫准则的影响表现为： 温度T Sm↓，T↑，趋于扩散区 气流相对速度w 趋于动力区 五、影响燃烧速度的因素 反应活化能E（煤质）和频率因子k0（煤质） 趋于动力区 趋于扩散区 燃料粒径 总的趋势，趋于扩散区 例如：粒径10mm时，T=1000℃进入扩散燃烧区 粒径0.1mm时，T=1700 ℃进入扩散燃烧区 五、影响燃烧速度的因素 例题： 无烟煤，煤粒d=60mm，炉温1300℃,煤粒气流之间的相对速度w=5m/s，煤粒反应活化能150kJ/mol，频率因子k0=14.9×103m/s，判断该燃烧处于何燃烧区?计算碳燃烧速度。 在燃烧中， u≈D=D0(T/T0)m=1.98×10-5[(1300+273)/273]2=657×10-6m2/s Re=wd/u=5×60×10-6/657×10-6=0.46 Re很小，按Re≈0处理，则Nud=2 五、影响燃烧速度的因素 ad=DNud/d=657×10-6×2/60×10-6=21.9m/s 该燃烧过程处于动力燃烧区 在1200℃时，碳表面反应为 4C+3O2=2CO2+2CO 化学当量比b=4×12/3×32=0.5 1300 ℃时空气密度r =1.293×273/(273+1300)=0.224kg/m3 氧在空气中的质量百分数23.2% 氧的质量浓度C∞=23.2%×0.224=0.052kg/m3 碳燃烧速率Gsc=bkC∞=0.5×0.156×0.052=4×10-3kg/(m2s) 7.6碳粒燃尽时间 一、碳粒燃尽时间 推导碳粒燃尽时间模型 假定： 产物CO2向外扩散,无二次反应 无相对运动Re=0，Nud=2 碳粒周围气体分布均匀,C∞ = const 碳粒是半径为r0的实心球体 碳粒成分为均匀纯碳，r = const r0 r dr 一、碳粒燃尽时间模型 微元体在dt 时间内，燃烧掉的质量为dG dG=-4pr2rdr 碳燃烧速度 5.6.1碳粒燃尽时间模