combustion-and-pollution-7-固体燃料的燃烧-2009B解析.ppt

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1、17.1 碳燃烧涉及的物理化学过程7.2 碳的燃烧化学反应机理7.3 碳燃烧的控制7.4 碳球的燃尽时间7.5 煤粒的燃烧过程7.6 煤的燃烧特性7.7 煤的燃烧方式7 固体燃料的燃烧固体燃料的燃烧27 固体燃料的燃烧固体燃料的燃烧了解碳燃烧的化学反应及其条件；了解碳燃烧的化学反应及其条件；理解异相化学反应速度；理解异相化学反应速度；理解碳的燃烧过程；理解碳的燃烧过程；掌握碳球燃烧速度与燃尽时间；掌握碳球燃烧速度与燃尽时间；理解煤粒的燃烧过程和燃烧特性；理解煤粒的燃烧过程和燃烧特性；应用碳燃烧的定性理论解释各种燃烧方法；应用碳燃烧的定性理论解释各种燃烧方法；理解煤燃烧的方式与方法。理解煤燃烧的

2、方式与方法。3碳的燃烧与液体和气的燃烧有什么样的不同呢？火焰方面？颜色、位置装置方面？7 固体燃料的燃烧固体燃料的燃烧4燃烧种类焦碳占可燃成份的重量%焦碳占煤发热值的%无 烟 煤96595 烟 煤5758595835 褐 煤5566 泥 煤30405 木 柴15207 固体燃料的燃烧固体燃料的燃烧57.1 碳燃烧涉及的物理化学过程碳燃烧涉及的物理化学过程1.1.碳与气相之间进行化学反应的连续的步骤碳与气相之间进行化学反应的连续的步骤氧向碳表面扩散；氧向碳表面扩散；氧被碳表面吸附；氧被碳表面吸附；被吸附的氧与碳进行化学反应形成化学生成物；被吸附的氧与碳进行化学反应形成化学生成物；化学生成物与碳表

3、面解析；化学生成物与碳表面解析；被解析的化学生成物扩散离开碳表面。被解析的化学生成物扩散离开碳表面。62.2.碳的晶格碳的晶格石墨层状结构石墨层状结构7.1 碳燃烧涉及的物理化学过程碳燃烧涉及的物理化学过程77.1 碳燃烧涉及的物理化学过程碳燃烧涉及的物理化学过程3.3.碳表面的吸附过程碳表面的吸附过程uu 吸附定义吸附定义吸附是固体表面的特征之一。这是以一种物质的原子或分吸附是固体表面的特征之一。这是以一种物质的原子或分子附着在另一种物质表面上的现象，或者说是物质在相界子附着在另一种物质表面上的现象，或者说是物质在相界表面上浓度自动发生变化的现象。在吸附中，我们把具有表面上浓度自动发生变化的

4、现象。在吸附中，我们把具有吸附作用的物质（如煤粉颗粒）称为吸附剂，被吸附的物吸附作用的物质（如煤粉颗粒）称为吸附剂，被吸附的物质（如氧气或空气）称为吸附质。质（如氧气或空气）称为吸附质。uu 吸附类型：物理吸附和化学吸附吸附类型：物理吸附和化学吸附uu 吸附方程：吸附方程：LanmuirLanmuir方程方程8q=吸附了气体分子的表面积固体的总表面积7.1 碳燃烧涉及的物理化学过程碳燃烧涉及的物理化学过程q 越大，碳和氧的反应速率也越大，反应速率v和q 成正比。9吸附的强弱使得反应存在三种情况：吸附的强弱使得反应存在三种情况：吸附能力弱，表面氧浓度低，为一级反应；吸附能力弱，表面氧浓度低，为一

5、级反应；吸附能力强，表面氧浓度高，为零级反应；吸附能力强，表面氧浓度高，为零级反应；吸附能力中，表面氧浓度中，为分数级反应；吸附能力中，表面氧浓度中，为分数级反应；7.1 碳燃烧涉及的物理化学过程碳燃烧涉及的物理化学过程低于800阶段，吸附能力强，碳表面氧浓度高，属于零级反应温度高于1200阶段，碳表面处氧浓度很低，属于一级反应在8001200 之间的阶段，一般为分数级反应实际应用中，为简化，可将碳氧反应作为一级反应来处理107.1 碳燃烧涉及的物理化学过程碳燃烧涉及的物理化学过程4.4.碳表面的扩散过程碳表面的扩散过程在进行多相燃烧时，必须向碳的反应表面供给氧化剂，并且自反应表面导出气态反应

6、产物。碳燃烧过程所需要的氧化剂数量，可以通过自然扩散或强制扩散物质，来得到供给。11燃烧过程燃烧过程还有其它关系，如燃烧产物的解析等。还有其它关系，如燃烧产物的解析等。7.1 碳燃烧涉及的物理化学过程碳燃烧涉及的物理化学过程127.1 碳燃烧涉及的物理化学过程碳燃烧涉及的物理化学过程13反应速度的控制反应速度的控制动动力力区区过渡区过渡区扩散区扩散区141.1.化学反应化学反应7.2 碳的燃烧化学反应机理碳的燃烧化学反应机理化学反应温度14C+3O2=2CO2+2CO 或3C+2O2=2CO+CO2初次反应氧化反应2C+CO2=2CO-162 kJ800气化反应32CO+O2=2CO2+571

7、 kJ燃烧反应4C+2H2O=CO2+2H2-123 kJ5C+H2O=CO+H26歧化反应15o碳燃烧是一个气固间的异相化学反应过程，此时碳和氧之间的反应是在碳的吸附表面上进行的。o研究表明，碳燃烧释放热量的主要化学反应使碳和氧的直接反应，也称为一次反应。C+O2=CO2+409 MJ2C+O2=2CO+245 MJo一次反应生成的CO和CO2通过周围的介质扩散出去，能够重新被碳表面从气体介质中吸附，在一定条件下发生二次反应。CO+O2=2CO2+571 MJC+CO2=2CO-162 MJo一次反应和二次反应同时交叉平行进行着，构成碳燃烧过程的基本化学反应。7.2 碳的燃烧化学反应机理碳的

8、燃烧化学反应机理16o当碳表面有水蒸气存在时，还可能进一步进行以下的反应：C+H2O=CO+H2C+2H2O=CO2+2H23C+4H2O=4H2+2CO+CO2C+2H2=CH4o在靠近碳表面的气体层中，还可能发生下列反应：2H2+O2=2H2OCO+H2O=CO2+H2o上述反应过程中哪些是主要的，取决于温度、压力以及气体成分等燃烧过程的具体条件。7.2 碳的燃烧化学反应机理碳的燃烧化学反应机理17n n常温下常温下常温下常温下，碳晶格表面和周界上能吸附气体分子，称为物理吸附。物理吸附不能发生化学变化。n n温度较高时温度较高时温度较高时温度较高时，气体分子具有较高的相对速度，能侵入石墨晶

9、格表面层基面间的空间内，把基面的空间距离撑大，和碳原子形成新的键。碳和氧会形成固溶络合物，该络合物可能会由于其他具有一定能量的氧分子碰撞而结合成CO和CO2。n n温度很高时温度很高时温度很高时温度很高时，单纯物理吸附不存在，晶体周界对氧分子的化学吸附能力增加，吸附后形成的碳氧络合物会受热分解成为CO和CO2气体，或被其他分子碰撞而离解，离开晶体而形成自由分子。7.2 碳的燃烧化学反应机理碳的燃烧化学反应机理18o对于碳和氧的一次反应产物，有三种观点：n二氧化碳学说碳的氧化产物中CO2是初次产物，燃烧中的CO是CO2与C相互作用形成的二次反应产物。n一氧化碳学说碳与氧反应的初次产物是CO，CO

10、再与氧化合生成CO2。n目前普遍接受的第三种观点碳与氧首先生成碳氧络合物，络合物再生成CO和CO2。7.2 碳的燃烧化学反应机理碳的燃烧化学反应机理19o温度在温度在1300以下时，碳和氧的反应机理以下时，碳和氧的反应机理n物理吸附为主，反应过程为一级反应；n氧分子落入碳晶格内生成络合物。3C+2O2=C3O4n由于温度不高，络合物热离解的可能性不大而处于稳定状态，一旦有能量较高的氧分子撞击此部分时，将发生以下离解反应：C3O4+C+O2=2CO2+2COn简化方程式可写成：4C+3O2=2CO2+2CO7.2 碳的燃烧化学反应机理碳的燃烧化学反应机理20o温度在温度在1600以上时，碳和氧的

11、反应机理以上时，碳和氧的反应机理n高能氧分子份额增多了，但同时已溶解的氧分子的解脱作用也加大了；n碳和氧的一次反应通过晶体边界的棱和顶角的化学吸附完成；n高温下氧分子撞击碳表面的频率增大，但此时化学反应取决于较慢的化学吸附速度，与氧分子浓度和撞击频率无关。属于零级反应。n化学吸附形成络合物：3C+2O2=C3O4n高温下自行热分解C3O4=2CO+CO2n简化方程式可写成：3C+2O2=2CO+CO27.2 碳的燃烧化学反应机理碳的燃烧化学反应机理21C+CO2=2COo该反应为一吸热反应，是煤气发生炉中进行的主要化学反应。oCO2首先要吸附到碳的晶体上，形成络合物，然后络合物分解成CO，解析

12、离开碳表面。o由于CO2的化学吸附活化能比氧的溶解活化能大得多，因此这一反应只有在温度很高时才能显著起来。nT400，CO2的固溶络合和化学吸附络合开始显著；nT700，零级反应。最为薄弱环节为碳氧络合物如何自我分解。nT950，一级反应。最为薄弱环节为碳氧络合物受CO2撞击分解n温度更高，一级反应。最为薄弱环节为化学吸附过程7.2 碳的燃烧化学反应机理碳的燃烧化学反应机理22C+H2O=CO+H2o吸热反应，反应级数一般认为是一级反应；oC与H2O的反应速度约比C与O2的反应速度快3倍；o水蒸汽也是经过吸附、络合与解析等一系列中间环节而引起的，起决定性环节是中间络合物的生成和分离。7.2 碳

13、的燃烧化学反应机理碳的燃烧化学反应机理23u 岐化反应岐化反应o定义：反应物因原子不均匀分配而转化成两种不同产物的反应；o2CO=C+CO2o该反应为放热反应，是气化反应的逆反应；o在温度降低时，会引起析碳；对于冶金炉、合成氨装置和燃油炉，这是一个重要问题。o温度很高时，不能发生岐化反应；温度很低时，反应速度太低，也不能析碳，仅在2001000的温度范围内，才可能析碳。o岐化反应的最大速度出现在温度为400600范围内。7.2 碳的燃烧化学反应机理碳的燃烧化学反应机理247.3 碳燃烧的控制碳燃烧的控制1.碳燃烧反应的速度碳燃烧反应的速度碳燃烧速度：碳在单位时间、单位表面积上燃烧的质量。碳燃烧

14、反应的氧量周围扩散到碳表面的氧量平衡状态时两者相等，即25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 C7.3 碳燃烧的控制碳燃烧的控制1.1.碳燃烧反应的速度碳燃烧反应的速度26o 对上述结果进行讨论n kad，1/k0kzs ad，Cs adGsc=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。n k 10，动力燃烧区；nSm=0.1-10，过渡燃烧区；nSm100时，Nud=0.7Re0.57.3 碳燃烧的控制碳燃烧的控制314.4.影响燃烧速度的因素影响燃烧速度的因素o谢苗诺夫准则可以表达为：从

15、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。7.3 碳燃烧的控制碳燃烧的控制32o上述各参数对谢苗诺夫准则的影响表现为：n温度TSm，T，趋于扩散区n气流相对速度w趋于动力区7.3 碳燃烧的控制碳燃烧的控制4.4.影响燃烧速度的因素影响燃烧速度的因素33n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n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7.3 碳燃烧的控制碳燃烧的控制4.4.影响燃烧速度的因素影响燃烧速度的因素34o例题：n无烟

16、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=14.9103m/s，判断该燃烧处于何燃烧区?计算碳燃烧速度。在燃烧中，uD=D0(T/T0)m=1.9810-5(1300+273)/2732=65710-6m2/sRe=wd/u=56010-6/65710-6=0.46Re很小，按Re0处理，则Nud=27.3 碳燃烧的控制碳燃烧的控制4.影响燃烧速度的因素影响燃烧速度的因素35ad=DNud/d=65710-62/6010-6=21.9m/s该燃烧过程处于动力燃烧区该燃烧过程处于动力燃烧区在1200时，碳表面反应为 4

17、C+3O2=2CO2+2CO化学当量比b=412/332=0.5G Gs sc c=bkCbkC=0.5=0.50.1560.1560.052=40.052=41010-3-3kg/(mkg/(m2 2s)s)7.3 碳燃烧的控制碳燃烧的控制4.影响燃烧速度的因素影响燃烧速度的因素361300 时空气密度r=1.293273/(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碳燃烧速率碳燃烧速率G Gs sc c=bkCbkC=0.5=0.50.1560.1560.052=40.052=41010-3 3kg/(

18、mkg/(m2 2s)s)7.3 碳燃烧的控制碳燃烧的控制4.影响燃烧速度的因素影响燃烧速度的因素377.4 碳球的燃尽时间 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=constu 燃尽时间方程38方法与液滴蒸发和燃烧类似，从简单情况着手。碳球消耗的质量应该与扩散传递的氧质量等化学当量。碳球燃烧掉的质量速率为7.4 碳球的燃尽时间氧气扩散质量速率为什么？为什么？397.4 碳球的燃尽时间设化学当量比为设化学当量比为，则，则407.4 碳球的燃尽时间o煤的粒径n扩散燃烧区，D/r0 k，

19、D/r0k ad)n动力燃烧区，D/r0 k，D/r0k 1(k 1700，燃烧进入扩散控制区实际燃烧过程，温度在10001500 之间，燃烧过程处于动力和扩散控制区双重控制之下T提高，燃尽效果改善氧浓度维持一定氧浓度有利于提高燃尽率对于煤粉燃烧过程，保证燃烧室出口过量空气系数1。对于P和W，1.21.5；对于烟煤，1.151.2加强燃尽区燃料和空气的混合，保持燃尽区空气射流具有一定的穿透能力7.6 煤的燃烧特点煤的燃烧特点74u保证煤燃尽的主要措施停留时间延长燃料再燃尽区的停留时间有利于燃料充分燃尽停留时间的延长意味着燃烧室体积的增加，进一步需要增加燃烧室的材料消耗，增加设备造价燃料特性碳含

20、量高，不利于燃料燃尽煤粉越细，越有利于燃料燃尽7.6 煤的燃烧特点煤的燃烧特点75一、煤粉炉的燃烧一、煤粉炉的燃烧76一、煤粉炉的燃烧一、煤粉炉的燃烧77一、煤粉炉的燃烧一、煤粉炉的燃烧78一、煤粉炉的燃烧一、煤粉炉的燃烧1.炉内实际切圆直径炉内实际切圆直径炉内实际切圆直径炉内实际切圆直径2.实际切圆位置及其形状实际切圆位置及其形状实际切圆位置及其形状实际切圆位置及其形状3.炉内气流充满度炉内气流充满度4.炉膛出口扭转残余炉膛出口扭转残余5.水平烟道中速度不均匀系数水平烟道中速度不均匀系数u 炉内空气动力场的特征量79一、煤粉炉的燃烧一、煤粉炉的燃烧80一、煤粉炉的燃烧一、煤粉炉的燃烧燃烧器下

21、摆 燃烧器水平 燃烧器上摆81旋流燃烧器的特点旋流燃烧器的特点:可以避免四角切圆直流燃烧方式产生的炉膛出口扭转残余导致过热器区的热偏差；燃烧器均匀布置于炉内，入炉热量比较均匀，可避免因炉膛中部因温度过高而引起结渣等现象；各燃烧器单独组织燃烧，可通过调整旋流燃烧器的旋流强度，达到调节回流区大小的目的，相互间影响比较小；82对炉膛形状不如四角切圆直流燃烧方式要求严格，不必一定接近正方形，有利于尾部受热面的方便布置；当锅炉容量增加时，单只燃烧器的功率不必相应增大，只需相应增加炉膛宽度和燃烧器个数。83分类分类:o 根据旋流器的不同，可将旋流燃烧器分为蜗壳式、轴向叶片式和切向叶片式三大类，而每种类型又

22、可分为下述典型型式：84 根据空气动力特性的不同根据空气动力特性的不同:o单股旋转射流；环形旋转射流；带有出口扩锥的旋转射流；一次风直流、二次风旋流的组合旋转射流；同轴的两股或多股旋转射流；一次风直流、二次风既有旋流又有直流的组合射流；多个旋流燃烧器同向（或异向）旋转的组合等形式。85o旋转射流各流动参数变化规律的示意图。旋转气流内的每一点采用轴向速度径向速度，切向速度及静压等参数加以描述。86流场按可分为两个区域：流场按可分为两个区域：外围区域，区，也称为自由旋涡区旋涡核心区，区，也称为准刚体旋转区、旋涡回流区o外围区域和旋涡核心区的分界处为旋转切向速度最大值处o沿射流轴线上轴向速度的衰减规

23、律o 飞边”现象87旋转射流特点：旋转射流特点：旋转射流具有内回流区和外回流区，扩展角也比较大，相对直流射流而言，旋转射流卷吸周围介质的能力强，可以依靠自身的回流区保持稳定着火。旋转射流出口处速度高，由轴向、径向和切向速度，气流的早期混合强烈。切向速度衰减很迅速，气流旋转效应消失较快，因此后期混合较弱。旋转射流的轴向速度衰减也较快，因此射流射程较短。88旋流燃烧器的运行特性参数旋流燃烧器的运行特性参数1、燃烧器的旋流强度o旋转（切向）动量矩M和轴向动量矩K之比892、实际旋流强度燃烧器存在有摩擦损失实际上气流旋转时，当无中心管或中心管不大时，气流中心是回流区，导致出口轴向速度的面积小于燃烧器的

24、出口截面积通常通过试验测量燃烧器出口速度场积分求取旋转动量矩M和轴向动量矩K来决定：903、综合旋流强度 燃烧器分为多通道时:综合旋流强度914、组合旋转气流的平均参数 旋流燃烧器出口的平均速度和平均密度925、烟气回流量o中心旋涡回流区回流量和射流外边界回流区回流量o图示出了某旋流燃烧器中心旋涡回流区和外边界回流区尺寸及回流量沿燃烧器出口距离的变化情况9394o回流强度 是一个包含回流区相对直径、相对长度和相对回流速度的综合参数：956、能量利用系数 表示燃烧器内阻力大小，定义等于旋流燃烧器入口气流能量和出口能量之比，即：96o不同类型旋流燃烧器的能量利用系数的试验结果如图所示。o能量利用系

25、数:轴向叶片式旋流 燃烧器达85;蜗壳式旋流燃烧 器仅4147。977、燃烧器的阻力系数988、旋转射流扩展角o通常用轴向速度为本截面轴向速度最大值的10处定义为旋转射流的外边界线。旋转射流外边界线的夹角则定义为旋转射流扩展角，表征了旋转射流的扩展范围。99o典型燃烧的扩展角随旋流强度变化的关系示于图。o如旋流燃烧器出口有导向扩展角，则会更大一些。100o扩展角过大，容易造成飞边或开式中心回流区，使燃烧不稳定，并容易导致燃烧器烧坏及产生结渣；o扩展角过小，则会使火焰高温中心后移，回流区减小，对着火和燃尽也不利。1019、气流出口不均匀系数o气流出口不均匀系数表示了燃烧器出口气流不均匀程度，是圆

26、周上气流最大速度与最小速度的差值和圆周上各测点气流平均速度之比，即：102o蜗壳式燃烧器的不均匀系数比叶片式旋流燃烧器的不均匀系数大。o图示出了某切向叶片旋流燃烧器的不均匀系数的试验结果，随旋流强度的增加，增大；而在同一旋流强度下，不均匀系数则随叶片倾斜角的增加而增加。10310410、燃烧器出口煤粉分配不均匀系数o燃烧器出口煤粉分配不均匀系数表征燃烧器出口煤粉分布的不均匀程度，为燃烧器内最大煤粉浓度（或流量）与最小值之差和煤粉平均浓度（或流量）之比，即：105o图示出了蜗壳式燃烧器煤粉分布不均情况10611、各燃烧器间空气分配不均匀系数o各燃烧器间空气分配不均匀系数表征各燃烧器件燃烧所需空气

27、是否分配均匀的系数10712、炉膛充满系数o炉膛充满系数表征火炬在炉内的充满程度，其定义为：1总弱风区面积/燃烧器层炉膛横截面积108o由图可知，旋流燃烧器的炉膛充满系数不如四角切向燃烧器，在燃烧器附近尤为明显，图还对比了不同试验条件下，旋流燃烧器和四角燃烧器的炉膛充满系数。o旋流燃烧器喷出的煤粉在炉内的平均停留时间可根据火焰长度L、炉内平均烟速和炉膛充满度来估算：109高温烟气回流量随旋流强度的变化关系高温烟气回流量随旋流强度的变化关系o烟气回流量o对大多数现有旋流燃烧器的试验表明，当旋流强度在14的范围变化时，回流量的调节范围为0.10.45，基本能满足不同煤种着火对回流量的要求。110o

28、旋流燃烧器中心回流区长度与旋流燃烧器出口直径之比随旋流强度的变化关系如图(a)所示o中心回流区宽度随旋流强度的变化则示于图(b)中,可见随旋流强度的增大,回流区宽度相应增大。111o图示出了中心回流量沿轴线的变化关系，可见旋流强度稍有增加，回流量就增大很多，但出现最大回流量的位置与基本无关。112不同煤燃烧时所需高温烟气回流量估算估算的主要模型是：根据煤种特性和运行条件确定着火温度值；根据煤中挥发物含量、着火温度、一次风量和一次风温估算稳定着火所需的最小烟气回流量；根据计算得到的最小烟气回流量，通过由试验获得的烟气回流量和旋流燃烧器运行特性的关系曲线，得到旋流燃烧器合适的运行参数如旋流强度。1

29、131、煤粉的着火温度 在绝热工况下，根据一定的空气温度和煤粉细度，研究煤粉空气混合物的着火温度、反应速度及煤粉初始浓度之间的理论关系和近似计算方法，得出一定煤粉浓度下点火和稳燃特性，获得各种工况下的着火温度。1142、加热煤粉至着火的主要热源分析o求得煤粉的着火温度后，即可估算出每千克煤粉所需的着火热量为：o煤粉颗粒温度随时间的变化可近似写为：115o 回流加热所需的加热时间为：116o以火炬等辐射为主而略去烟气回流加热时所需的加热时间为：o对煤粉辐射加热至着火比烟气回流对流加热至着火所需时间大约大二十倍左右，因此在分析旋流燃烧煤粉火炬着火时可以考虑以高温烟气回流为主。1173、稳定着火所需

30、的最小烟气回流量计算o供给煤粉气流着火的主要热源是挥发分燃烧产生的热量。118一、煤粉火炬燃烧的特点一、煤粉火炬燃烧的特点1.煤粉空气混合物气流较难于点燃n煤粉炉中，燃烧所需空气分为一、二次风。n一次风作用：将煤粉通过燃烧器输送到炉膛，并供给煤粉在着火阶段所需空气；n二次风作用：煤粉着火以后混入保证煤粉燃尽。n煤粉的点燃过程是将一次风气流和高温炽热的烟气混合，使煤粉空气混合物的温度升高到煤粉能够着火的温度。n煤粉着火温度使有一定条件下煤粉着火的临界条件决定的，不同条件所测得的着火温度不同。119一、煤粉火炬燃烧的特点一、煤粉火炬燃烧的特点1.煤粉空气混合物气流较难于点燃n煤粉炉中，燃烧所需空气

31、分为一、二次风。n一次风作用：将煤粉通过燃烧器输送到炉膛，并供给煤粉在着火阶段所需空气；n二次风作用：煤粉着火以后混入保证煤粉燃尽。n煤粉的点燃过程是将一次风气流和高温炽热的烟气混合，使煤粉空气混合物的温度升高到煤粉能够着火的温度。n煤粉着火温度使有一定条件下煤粉着火的临界条件决定的，不同条件所测得的着火温度不同。120一、煤粉火炬燃烧的特点一、煤粉火炬燃烧的特点不同煤种煤粉气流中颗粒的大致着火温度煤 种挥发分vdaf(%)着火温度Tj（）褐 煤50550烟 煤406503075020840贫 煤14900无烟煤41000121一、煤粉火炬燃烧的特点一、煤粉火炬燃烧的特点o一般情况下，煤粉气流

32、在着火过程中所吸收的热量只有1030%来源于辐射传热量，所以其主要的热量来源是对流换热。o着火热着火热：将煤粉加热到着火温度所需热量称为着火热。着火热主要有三部分构成：n干燃料升温所需要的热量，约20%n空气升温所需要的热量，约70%n水分升温所需要的热量，约10%122一、煤粉火炬燃烧的特点一、煤粉火炬燃烧的特点o煤粉气流的燃尽过程较长，实际工作中需要一定的燃烧室冷却面积进行火焰的辐射换热，燃尽时间会更长。n煤粉气流燃烧正常时，一般离燃烧器喷口0.30.5m处开始着火，离喷口12m的距离内，大部分挥发分已经析出和烧掉，但是焦炭粒的燃烧常要持续1020m或更远的距离，有一个较长的燃尽过程。n一

33、般煤粉锅炉燃烧室设计足够大，保证在燃烧室的一般高度处，能达到约98%的燃尽率。o煤粉燃烧要注意控制其污染物排放n污染物主要包括粉尘、氮氧化物和硫氧化物，下一章重点讨论123四、旋流煤粉燃烧四、旋流煤粉燃烧1246.4旋流煤粉燃烧旋流煤粉燃烧o通过蜗壳或叶片使射流产生回流区。o高温烟气在回流区负压的作用下被卷吸。o一次风在回流区与高温烟气相接触，并被点燃。o挥发分着火燃烧。o焦炭着火燃烧时，二次风及时补入，保证燃尽。125四、旋流煤粉燃烧四、旋流煤粉燃烧o依靠旋转射流可产生回流区，单只燃烧器可独立组织点火燃烧。燃烧器布置容易。o旋转射流刚性较差，轴向速度衰减快，射程短。容易造成二次风过早混入一次风中。o适用煤种：烟煤。不适宜燃用低挥发分煤种。126五、直流煤粉燃烧五、直流煤粉燃烧127五、直流煤粉燃烧五、直流煤粉燃烧o切向燃烧炉中四个角置燃烧器之间进行了有效的帮助和协作，每一个燃烧器给下邻角燃烧器起点燃作用。燃烧器一次风煤粉气流的向火一侧的侧面受到上邻角燃烧器喷出的火炬冲击获得了高温烟气。至于背火一侧的气流切面也卷吸了炉墙附近的热烟气，但热量较少。此外，一次风和二次风之间也进行着少量的过早混合。