燃烧学 第3版 第7章 煤的燃烧.pptVIP

着火热随燃料性质(着火温度，燃料水分、灰分、煤粉细度)和运行工况(煤粉气流初温、一次风率和风速)的变化而变化，当煤粉与一次风通过对流与辐射传热获得的热量等于或大于着火热时，再过了孕育时间，它就着火了。 7.7.2 旋转射流中煤粉的着火 旋转射流通过各种型式的旋流器来产生； 不但具有轴向速度，而且还具有较大的切向速度； 这样的流动过程形成中心负压区，产生高温烟气的回流。 煤粉燃烧的方式：旋流燃烧器前后墙对冲燃烧、直流燃烧器四角切圆燃烧。 煤粉与一次风气流喷入炉膛后与回流区流来的回流气体混合，并受到火焰的辐射，同时二次风与一次风混合，增大了着火所需热量；在这三个因素作用下煤粉与一次风气流升温到着火温度而着火。 着火后部分煤粉与一次风气流转而流入回流区，其他部分继续与二次风混合而燃烧，并向下游流去。 7.7.3 直流射流中煤粉的着火 直流燃烧喷出的煤粉气流一般在炉内呈切圆布置，形成切向燃烧（四角或四墙切圆燃烧） 二次风 一次风 二次风 旋转火焰的方向 上邻角的火焰送到向火面的高温烟气 背火面卷吸热烟气 二次风过早混入 直流燃烧器的煤粉一次风气流所获得的对流传热来自炉内正在旋转的火焰，其中尤其是上邻角燃烧器的火炬冲撞。 炉内旋转火焰的旋转速度主要决定于二次风 7.7.3 煤粉气流的燃尽过程 煤粉气流着火后，火焰会以一定速度向逆着气流方向扩展，若此速度等于从燃烧器喷出的煤粉气流的速度时，则火焰稳定于该处。反之，火焰则被气流吹向下游，在气流速度衰减到一定程度的地方稳定下来，此时，可能会导致火焰被吹灭，或出现着火不稳定的现象。 降低一次风煤粉气流的速度，在相同的距离内会吸收更多的热量，有利于着火稳定。提高煤粉浓度和煤粉细度、提高一、二次风温，都有利于着火稳定。 稳定着火后，将会有更多的空气混入煤粉气流，提供足够的氧气。此外，还必需保证足够的火焰长度，即煤粉在高温的炉膛内有足够的停留时间。 燃料种类 沿炉膛的相对长度 0.15 0.30 0.50 1.0 无烟煤、贫煤 烟煤 褐煤 0.72～0.86 0.90～0.94 0.91～0.95 0.92～0.95 0.95～0.97 0.96～0.98 0.94～0.97 0.98～0.99 0.98～0.99 0.96～0.97 0.98～0.995 0.99～0.995 不同煤粉沿炉膛长度燃尽率的变化情况 无烟煤煤粉炉燃烧过程中各种气氛和飞灰含碳量 * * * 7.4 碳的燃烧化学反应 煤 挥发分 焦炭(固定碳) 矿物杂质 析出 灰分 碳的燃烧 碳燃烧释热的化学反应为 实际上，碳与氧相遇后首先发生的化学反应是 或 初次反应 碳的燃烧化学反应过程及方程式 二次化学反应 异相气化反应 气相燃烧反应 初次化学反应 在燃烧过程中同时交叉和平行地进行着 如果水蒸气存在 决定于燃烧过程的具体条件 两种晶格结构 金刚石 石 墨 碳原子排列紧密、键结合力很大，对燃烧技术没意义 石墨的晶格结构由六角形组成的基面叠结而成，基面内碳原子分布在边长为1.41A的正六边形的顶点上 基面是彼此平行重叠的，各基面间相距3.445A的，紧邻的两个基面错开1.41A 晶格内部每个碳原子的三个价电子在基面与相邻碳原子形成稳固的键，第四个价电子则分布在基面之间的空间内 7.4.1 碳的晶格结构 7.4.2 碳与氧的反应机理（一次反应） ①当T＜1300℃，C表面O2的分压（浓度）很小，发生反应C+2O2=C3O4 由于此时温度不很高，此时C3O4比较稳定，当有能量高的O2分子撞击时，发生如下离解反应：C3O4+C+O2=2CO2+2CO（此反应与O2有关故为n=1级反应）此时产物中CO/ CO2=1； ②当T＞1600℃，由于温度高，碳氧反应是通过晶格边缘棱角的C原子发生络合反应3C+2O2=C3O4，进而发生反应C3O4=2CO+CO2（此分解反应与O2浓度无关，是自行热分解，是n=0级反应）此时CO/ CO2=2 ③当T=1300～1600℃时，若碳表面O2浓度不很大，燃烧反应接近于1级反应。一般情况下，煤和焦碳都在常压或增压下进行燃烧，着火后碳表面的温度都在1300～1600℃范围内，所以燃烧速度可按1级反应来表示。 7.4.3 碳与二氧化碳的气化反应机理 CO2吸附 络合物形成 络合物分解 一氧化碳解吸 络合物自动分解 二氧化碳分子撞击下解析 ① ② 碳 氧化反应是放热反应，自我促进； 气化反应是吸热反应，自我抑制。 0.6 0.8 1.0 1.2 -6 -2 2 6 10 0 C+CO2 C+O2 氧化反应 气化反应 速度快？ E2 E1 1500