煤粉细度浓度对燃烧影响讲稿.ppt

关于煤粉细度浓度对燃烧影响第一页，讲稿共四十五页哦目录煤粉的性质1煤的着火与燃烧特性煤的着火与燃烧特性2煤粉气流的着火与燃烧煤粉气流的着火与燃烧3煤粉细度与浓度对燃烧的影响研究4第二页，讲稿共四十五页哦煤粉的一般性质煤粉细度煤粉细度 RxRx煤粉均匀煤粉均匀性系数性系数n n煤的可磨性煤的可磨性系数系数第一章第一章 煤粉的性质煤粉的性质第三页，讲稿共四十五页哦 形状不规则形状不规则:d500d500 20 203030多。多。良好的流动性良好的流动性:表面积大，表面吸附大量的空气表面积大，表面吸附大量的空气,输送方便。输送方便。自自燃燃和和爆爆炸炸性性：吸吸附附了了大大量量空空气气，缓缓慢慢氧氧化化，温温升升，达达着着火火温温度度自自 燃燃。适适当当的条件下引起爆炸。的条件下引起爆炸。爆炸三个必要条件：爆炸三个必要条件：可燃物浓度，氧，点火能量。可燃物浓度，氧，点火能量。水分的影响：水分的影响：煤粉水分影响流动性与爆炸性。煤粉水分影响流动性与爆炸性。水分高：流动性差，易堵，粉仓搭桥。影响着火与燃烧。水分高：流动性差，易堵，粉仓搭桥。影响着火与燃烧。水分低：自燃与爆炸。干燥耗能增加。水分低：自燃与爆炸。干燥耗能增加。煤粉的一般性质第四页，讲稿共四十五页哦煤粉的细度煤粉的细度R Rx x（D Dx x）用具有标准筛孔尺寸的筛子进行筛分测定。如筛孔边长为用具有标准筛孔尺寸的筛子进行筛分测定。如筛孔边长为xmxm，煤粉过筛后，漏下去的煤粉质量为，煤粉过筛后，漏下去的煤粉质量为b b，留在筛子上的煤粉质量为，留在筛子上的煤粉质量为a a，则煤，则煤粉细度可用筛子上的剩余率或通过率表示粉细度可用筛子上的剩余率或通过率表示R Rx x 越小，则煤粉越细越小，则煤粉越细煤粉经济细度煤粉经济细度 热损失热损失 q q4 4、制粉电耗、制粉电耗 q qdhdh、磨煤设备金属部件磨损、磨煤设备金属部件磨损 q qms ms 之和之和为最小时的煤粉细度为最小时的煤粉细度其中其中 n n 是表示煤粉颗粒分布的均匀性系数是表示煤粉颗粒分布的均匀性系数煤粉细度 Rx第五页，讲稿共四十五页哦 R R200200 R R9090，n n为正值；为正值；当当R R9090一定时，一定时，n n值越大，则值越大，则R200R200越小，说明煤粉中过粗的煤粉较少；越小，说明煤粉中过粗的煤粉较少；当当R R200200一定时，一定时，n n值越大，则值越大，则R90R90越大，说明煤粉中过细的煤粉较少。越大，说明煤粉中过细的煤粉较少。n n值越大，煤粉中过粗和过细的煤粉均较少，即煤粉粒度分布较均匀。值越大，煤粉中过粗和过细的煤粉均较少，即煤粉粒度分布较均匀。n n取决于磨煤机和粗粉分离器的型式，一般取取决于磨煤机和粗粉分离器的型式，一般取n=0.8n=0.81.21.2。煤粉均匀性系数n第六页，讲稿共四十五页哦 煤的可磨性系数表示煤磨成一定细度的煤粉的难易程度。煤的可磨性系数表示煤磨成一定细度的煤粉的难易程度。全苏热工研究所（全苏热工研究所（BTHBTH）在在风风干干状状态态下下将将质质量量相相等等的的标标准准煤煤和和试试验验煤煤由由相相同同的的粒粒度度磨磨制制成成相相同同的的细细度度时，消耗的能量之比时，消耗的能量之比 1.51.5 为易磨煤为易磨煤哈氏可磨性指数哈氏可磨性指数 HGI HGI HGI HGI HGI 8686 为易磨煤为易磨煤 与与 HGI HGI之间关系之间关系煤的可磨性系数第七页，讲稿共四十五页哦第二章第二章 煤的着火与燃烧特性煤的着火与燃烧特性内容简介内容简介着火与燃着火与燃烧特性的烧特性的概念概念燃烧特性燃烧特性指标指标燃料特性燃料特性指标指标挥发分挥发分对燃烧对燃烧的影响的影响煤粉气流煤粉气流着火指数着火指数与挥发分与挥发分 间关系间关系着火难易着火难易指标指标煤粉浓度对煤粉浓度对煤粉气流着煤粉气流着火指火指 数影数影响响煤的燃煤的燃烬特性烬特性第八页，讲稿共四十五页哦着火着火 由缓慢的氧化反应迅速过渡到剧烈自动加速反应过程，反应系统的温度出现阶跃性升高。燃烧特性燃烧特性 反映燃料着火难易、燃烧稳定性、燃烧速度、燃烧效率、不同阶段燃烧动力学规律的燃烧技术指标。着火与燃烧特性的概念第九页，讲稿共四十五页哦燃烧特性指标工程上采用一些技术指标定性、近工程上采用一些技术指标定性、近似描述煤的着火与燃烧特性。似描述煤的着火与燃烧特性。各种燃料在不同条件下燃烧反应动力学的各种燃料在不同条件下燃烧反应动力学的各种燃料在不同条件下燃烧反应动力学的各种燃料在不同条件下燃烧反应动力学的准确数学描述，即阿累尼乌斯定律中准确数学描述，即阿累尼乌斯定律中准确数学描述，即阿累尼乌斯定律中准确数学描述，即阿累尼乌斯定律中K0K0、E E的准确数学描述。的准确数学描述。的准确数学描述。的准确数学描述。第十页，讲稿共四十五页哦燃料特性指标Vdaf：C/H：FC/Vdaf：越高，着火越容易，燃烧越高，着火越容易，燃烧越高，着火越容易，燃烧越高，着火越容易，燃烧稳定性越好。稳定性越好。稳定性越好。稳定性越好。越高，煤化程度越高，着越高，煤化程度越高，着越高，煤化程度越高，着越高，煤化程度越高，着火越难。火越难。火越难。火越难。越高，煤中的挥发分相对含量越越高，煤中的挥发分相对含量越越高，煤中的挥发分相对含量越越高，煤中的挥发分相对含量越低，着火越困难。低，着火越困难。低，着火越困难。低，着火越困难。第十一页，讲稿共四十五页哦V Vdafdafdafdaf 煤着火温度、燃烧稳定性及燃烧效率的重要指标。煤着火温度、燃烧稳定性及燃烧效率的重要指标。煤着火温度、燃烧稳定性及燃烧效率的重要指标。煤着火温度、燃烧稳定性及燃烧效率的重要指标。燃烧过程中实际释放的燃烧过程中实际释放的Vdaf量、成分有别于工业分量、成分有别于工业分量、成分有别于工业分量、成分有别于工业分析中得到的析中得到的析中得到的析中得到的V Vdafdaf，其控制因素：，其控制因素：，其控制因素：，其控制因素：煤种特性煤种特性煤种特性煤种特性加热环境的温度加热环境的温度加热环境的温度加热环境的温度加热时间的长短加热时间的长短加热时间的长短加热时间的长短煤粉颗粒的直径煤粉颗粒的直径Vdaf 煤龄越长，Vdafdaf越小。T越高，V Vdaf越大。越大。时间越长，时间越长，Vdafdaf越大。煤粉越细，煤粉越细，煤粉越细，煤粉越细，V Vdafdaf越大。越大。第十二页，讲稿共四十五页哦挥发分对燃烧的影响Vdaf（%,）挥发分对着火温度的影响挥发分对着火温度的影响着着火火温温度度（）Vdaf (%)挥发分对稳燃负荷的影响挥发分对稳燃负荷的影响第十三页，讲稿共四十五页哦煤粉气流着火指数与挥发分间的关系煤粉气流着火指数与挥发分间的关系FI()第十四页，讲稿共四十五页哦煤的反应活化能煤的反应活化能E E：燃料的反应活化能越燃料的反应活化能越燃料的反应活化能越燃料的反应活化能越低低低低，着火越，着火越，着火越，着火越容易容易容易容易，燃烧速度，燃烧速度，燃烧速度，燃烧速度越快越快越快越快；着火温度T Ti：煤粉粒子或煤粉气流开始着火燃烧时的温度，为煤粉粒子或煤粉气流开始着火燃烧时的温度，为煤粉粒子或煤粉气流开始着火燃烧时的温度，为煤粉粒子或煤粉气流开始着火燃烧时的温度，为着火温度着火温度着火温度着火温度。着火的显著标志就是反应系统的温度一阶跃升高。着火的显著标志就是反应系统的温度一阶跃升高。着火的显著标志就是反应系统的温度一阶跃升高。着火的显著标志就是反应系统的温度一阶跃升高。着火指数着火指数FIFI：制取制取制取制取200 400200 400目窄筛分煤粉试样，使煤粉高度离散地缓慢通过炽热目窄筛分煤粉试样，使煤粉高度离散地缓慢通过炽热目窄筛分煤粉试样，使煤粉高度离散地缓慢通过炽热目窄筛分煤粉试样，使煤粉高度离散地缓慢通过炽热的试验炉膛，取能使煤粉颗粒着火的最低炉膛温度为煤粉颗粒的试验炉膛，取能使煤粉颗粒着火的最低炉膛温度为煤粉颗粒的试验炉膛，取能使煤粉颗粒着火的最低炉膛温度为煤粉颗粒的试验炉膛，取能使煤粉颗粒着火的最低炉膛温度为煤粉颗粒的着火指数。的着火指数。的着火指数。的着火指数。着火难易指标着火难易指标第十五页，讲稿共四十五页哦煤粉浓度对煤粉气流着火指数煤粉浓度对煤粉气流着火指数()的影响的影响第十六页，讲稿共四十五页哦煤的燃烬特性煤的燃烬特性 煤粒从着火开始至完全燃煤粒从着火开始至完全燃煤粒从着火开始至完全燃煤粒从着火开始至完全燃烧时所需的时间烧时所需的时间烧时所需的时间烧时所需的时间 t t；从着火开始，在规定的时从着火开始，在规定的时从着火开始，在规定的时从着火开始，在规定的时间内所燃烬的份额间内所燃烬的份额间内所燃烬的份额间内所燃烬的份额 r r。燃烬特性通常在差燃烬特性通常在差燃烬特性通常在差燃烬特性通常在差热天平中通过热天平中通过热天平中通过热天平中通过TGTGTGTG曲曲曲曲线得到。线得到。线得到。线得到。影响燃烬特性的主要因素影响燃烬特性的主要因素影响燃烬特性的主要因素影响燃烬特性的主要因素：细度细度燃烧温度燃烧温度氧气浓度氧气浓度煤种煤种第十七页，讲稿共四十五页哦第三章第三章 煤粉气流的着火与燃烧煤粉气流的着火与燃烧 影响燃烧稳定性的因素影响燃烧稳定性的因素影响燃烧稳定性的因素影响燃烧稳定性的因素煤粉燃烧的一般过程煤粉燃烧的一般过程煤粒子的着火机理与燃烧物理模型煤粒子的着火机理与燃烧物理模型燃烧稳定性的理论解释燃烧稳定性的理论解释煤粉气流的燃烧稳定性（着火与熄火）煤粉气流的燃烧稳定性（着火与熄火）燃烧过程中煤粒型态变化物理模型燃烧过程中煤粒型态变化物理模型第十八页，讲稿共四十五页哦煤粉喷入炉内后，煤粉粒子经历的过程：煤粉喷入炉内后，煤粉粒子经历的过程：加热升温加热升温 水分析出水分析出 挥发分析出挥发分析出 挥发分着火燃烧挥发分着火燃烧 焦碳着火、燃烧与燃烬焦碳着火、燃烧与燃烬挥发分的析出、着火燃烧挥发分的析出、着火燃烧，对煤粉气流的着火与燃烧，对煤粉气流的着火与燃烧稳定性具有重要的影响；稳定性具有重要的影响；焦碳的燃烧过程焦碳的燃烧过程决定了煤燃烧过程的长短与燃烧效率。决定了煤燃烧过程的长短与燃烧效率。煤粉燃烧的一般过程煤粉燃烧的一般过程第十九页，讲稿共四十五页哦煤粒子的着火机理与燃烧物理模型煤粒子的着火机理与燃烧物理模型煤粒煤粒煤粒子周围挥发分煤粒子周围挥发分的浓度较低的浓度较低煤粒子周围挥发分的煤粒子周围挥发分的浓度较高，达到着火浓度较高，达到着火所需的最低浓度所需的最低浓度煤粒子周围的挥发分煤粒子周围的挥发分着火燃烧着火燃烧挥发分挥发分火焰火焰焦碳焦碳煤粒煤粒第二十页，讲稿共四十五页哦燃烧过程中煤粒型态变化物理模型燃烧过程中煤粒型态变化物理模型缩核模型：等径模型：爆裂模型：第二十一页，讲稿共四十五页哦小小的煤粉的煤粉颗粒比大颗粒颗粒比大颗粒更易于着火；更易于着火；不能热分解不能热分解的物质，着火发生于表面；的物质，着火发生于表面；完全热分解完全热分解的物质，着火发生于气相；的物质，着火发生于气相；煤粉粒子为煤粉粒子为部分热分解部分热分解物质，其着火方式取决于物质，其着火方式取决于粒径粒径、挥发分含量挥发分含量、环境氧浓度环境氧浓度等因素的影响，既可能发等因素的影响，既可能发生气相着火、固相着火、气固两相同时着火。生气相着火、固相着火、气固两相同时着火。基本结论基本结论第二十二页，讲稿共四十五页哦煤粉气流的燃烧稳定性（着火与熄火）煤粉气流的燃烧稳定性（着火与熄火）即燃料在某一热力环境中燃烧时燃烧即燃料在某一热力环境中燃烧时燃烧过程能连续不断地进行，外观表现为过程能连续不断地进行，外观表现为火焰不熄火。火焰不熄火。将燃烧室视为一控制系统，当这个系统将燃烧室视为一控制系统，当这个系统的输入参数的输入参数(如燃料特性、风煤配比、气如燃料特性、风煤配比、气流初始温度等流初始温度等)在一个有界的范围内变化时，在一个有界的范围内变化时，如果该系统的输出如果该系统的输出(如放热量、燃烧室内的温如放热量、燃烧室内的温度等度等)能维持在一个稳定的范围内，则该系能维持在一个稳定的范围内，则该系统是稳定的，即燃烧是稳定的。统是稳定的，即燃烧是稳定的。第二十三页，讲稿共四十五页哦着火温度理论：着火温度理论：当燃料与氧化剂在不同的化学当量配比条件下，其着当燃料与氧化剂在不同的化学当量配比条件下，其着当燃料与氧化剂在不同的化学当量配比条件下，其着当燃料与氧化剂在不同的化学当量配比条件下，其着火温度是不同的，其内在原因可从反应活化能与质量火温度是不同的，其内在原因可从反应活化能与质量火温度是不同的，其内在原因可从反应活化能与质量火温度是不同的，其内在原因可从反应活化能与质量作用角度来解释。在某一瞬间，燃烧稳定的条件为：作用角度来解释。在某一瞬间，燃烧稳定的条件为：作用角度来解释。在某一瞬间，燃烧稳定的条件为：作用角度来解释。在某一瞬间，燃烧稳定的条件为：TeTe燃烧室的环境温度；燃烧室的环境温度；燃烧室的环境温度；燃烧室的环境温度；TiTi燃料的着火温度。燃料的着火温度。燃料的着火温度。燃料的着火温度。此时的稳定性指标即为燃烧室内的温度水平。此时的稳定性指标即为燃烧室内的温度水平。此时的稳定性指标即为燃烧室内的温度水平。此时的稳定性指标即为燃烧室内的温度水平。燃烧稳定性的理论解释第二十四页，讲稿共四十五页哦燃料性质燃料性质 燃料性质、煤粉细度燃料性质、煤粉细度；燃烧室内的温度水平；燃烧室内的温度水平；燃烧室的散热条件；燃烧室的散热条件；煤粉气流的初温；煤粉气流的初温；风煤配比；风煤配比；燃烧器的气动特性；燃烧器的气动特性；影响燃烧稳定性的因素影响燃烧稳定性的因素第二十五页，讲稿共四十五页哦第四章第四章第四章第四章 煤粉细度与浓度对燃烧的影响研究煤粉细度与浓度对燃烧的影响研究煤粉细度对燃烧特性的影响煤粉细度对燃尽率的影响煤粉浓度对着火的影响煤粉细度对着火的影响第二十六页，讲稿共四十五页哦煤质情况煤质情况 机组实际燃烧用褐煤，煤的工业分析及元素分析见表1煤粉浓度对着火的影响研究煤粉浓度对着火的影响研究第二十七页，讲稿共四十五页哦模拟工况模拟工况模拟工况模拟工况 模拟运行中的关键参数的变化对点火过程的影响，包括高温空气速度、一次风速、一次风煤粉浓度、煤粉细度等。煤粉浓度对着火的影响研究煤粉浓度对着火的影响研究表2 各工况入口条件的选取第二十八页，讲稿共四十五页哦数学模型数学模型 对于气相湍流模型，本文使用标准k-双方程模型。在三维直角坐标系，控制方程统一形式为：煤粉浓度对着火的影响研究煤粉浓度对着火的影响研究第二十九页，讲稿共四十五页哦煤粉浓度对着火的影响研究煤粉浓度对着火的影响研究图图1 1 不同煤粉浓度下烟气温度沿轴向趋势不同煤粉浓度下烟气温度沿轴向趋势第三十页，讲稿共四十五页哦图图1 1 为稍偏离中心线，为稍偏离中心线，y=y=0.04 m 0.04 m 时烟气温度在不同煤粉时烟气温度在不同煤粉浓度下沿轴向变化趋势。浓度下沿轴向变化趋势。由于高温空气与煤粉气流温差较大，在与煤粉气流混合时其温度略有降低；随着煤粉脱出挥发分及挥发分的着火燃烧，周围烟气温随着煤粉脱出挥发分及挥发分的着火燃烧，周围烟气温度又开始升高；度又开始升高；当烟气温度突升时，煤粉开始着火，当烟气温度突升时，煤粉开始着火，本文以烟气温度突升本文以烟气温度突升时所对应的距离为着火距离。时所对应的距离为着火距离。煤粉浓度对着火的影响研究煤粉浓度对着火的影响研究第三十一页，讲稿共四十五页哦煤粉浓度对着火的影响研究煤粉浓度对着火的影响研究图图2 2 煤粉浓度与着火距离的关系煤粉浓度与着火距离的关系第三十二页，讲稿共四十五页哦从图2可以看出，随着煤粉浓度的增加，着火距离首先减小，当煤粉浓度为0.8 kg/kg 时降为最低，然后又随煤粉浓度的升高而增加。这主要因为煤粉浓度低时，煤热解释放出的挥发分含量较这主要因为煤粉浓度低时，煤热解释放出的挥发分含量较少，其燃烧放出的热量较少；少，其燃烧放出的热量较少；随着煤粉浓度继续增加，煤粉释放的挥发分足够多，其燃烧产生的热量可以快速加热煤粉气流，使得着火距离缩短，煤粉浓度为0.8 时着火距离降至最短；煤粉浓度继续升高，其升温所需热量随之增加，不利于挥发分的析出，致使其着火距离延长。煤粉浓度对着火的影响研究煤粉浓度对着火的影响研究第三十三页，讲稿共四十五页哦保持其他条件不变，改变煤粉细度从平均粒径34 m 增加到81 m，求得煤粉细度与着火距离的关系(图3)。煤粉细度对着火的影响第三十四页，讲稿共四十五页哦煤粉细度对着火的影响图3 煤粉细度与着火距离关系第三十五页，讲稿共四十五页哦从图3可以看出随着煤粉平均粒径增大，着火推迟；但太小的煤粉粒径并没使着火显著提前，且煤粉细度受到磨煤机和其它现场条件的制约，合理的煤粉平均粒径为5070 m。煤粉细度对着火的影响第三十六页，讲稿共四十五页哦模拟结果与实验数据的比较模拟结果与实验数据的比较 将数值模拟部分结果图将数值模拟部分结果图将数值模拟部分结果图将数值模拟部分结果图2 2 2 2与实验研究结果进行了比较，如图与实验研究结果进行了比较，如图与实验研究结果进行了比较，如图与实验研究结果进行了比较，如图4 4 4 4所示煤所示煤所示煤所示煤粉浓度对着火的影响规律。粉浓度对着火的影响规律。粉浓度对着火的影响规律。粉浓度对着火的影响规律。2 2 2 2 种方法所得结果趋势相同。种方法所得结果趋势相同。种方法所得结果趋势相同。种方法所得结果趋势相同。图图4 实实验验所所得得煤煤粉粉浓浓度度与与着着火火温温度度的的关关系系第三十七页，讲稿共四十五页哦数值模拟及实验结果表明：当一级筒入口的煤粉浓度为0.8kg/kg 时着火距离最短；合理的煤粉平均粒径为5070 m。结论第三十八页，讲稿共四十五页哦试验方法试验采用两种煤种,利用沉降炉进行燃烧试验,以考察不同煤种以不同比例混合得到的配煤着火、燃烧、燃尽、结渣以及污染排放特性。以炉膛温度1 300、过量空气系数1.2、煤粉细度R90=10%作为主要试验条件,研究各种配煤的燃烧特性;针对不同的煤粉细度(R90=5%、10%、20%)，得到配煤的燃烧特性及其影响因素。煤粉细度对燃尽率的影响的研究第三十九页，讲稿共四十五页哦煤粉细度变化对燃烧特性影响的试验条件见表3煤粉细度对燃尽率的影响的研究第四十页，讲稿共四十五页哦随着煤粉粒度减少随着煤粉粒度减少,即煤粉细度即煤粉细度R 90 R 90 由由20%20%、10%10%减小到减小到5%,5%,飞灰含碳量由飞灰含碳量由7.71%7.71%、6.22%6.22%降低到降低到0.0.45%45%。可见。可见,当煤粉细度R90 为5%时,煤粉燃烧非常充分。煤粉细度对燃尽率的影响的研究第四十一页，讲稿共四十五页哦根据表3 试验条件得到燃煤细度变化时的燃烧特性为:随着煤粉细度逐渐变小,即煤粉细度R90 由20%、10%减小到5%,着火温度由1 258、1 222 降低到983 ,着火距离由350、280 mm 缩短到250mm,变化基本是线性的。煤粉细度对燃烧特性的影响的研究第四十二页，讲稿共四十五页哦这是因为在一定的煤粉浓度下这是因为在一定的煤粉浓度下,煤粉越细煤粉越细,进行燃烧反应进行燃烧反应的表面积就会越大的表面积就会越大,而煤粉本身的热阻却减小而煤粉本身的热阻却减小,因此可以加因此可以加快化学反应速度快化学反应速度,更快达到着火更快达到着火;煤粉细度R90 由10%减小到5%时,着火温度降低了239,着火距离缩短了130 mm;煤粉细度R90由20%减小到10%,着火温度降低了36,着火距离缩短了70 mm,变化幅度减小。因此因此,仅从促进低挥发分煤着火稳燃的角度考虑仅从促进低挥发分煤着火稳燃的角度考虑,煤煤粉细度粉细度R90R90为为5%5%是一个较好选择。是一个较好选择。煤粉细度对燃烧特性的影响的研究第四十三页，讲稿共四十五页哦谢谢第四十四页，讲稿共四十五页哦感感谢谢大大家家观观看看第四十五页，讲稿共四十五页哦