锅炉原理-第5章煤粉燃烧及燃烧设备.ppt

第五章燃烧过程和燃烧设备一、煤的着火、燃烧燃烧阶段：煤粒被加热和干燥：析出水分吸热。挥发分的析出和燃烧：煤热解释放出挥发分达到相应的着火温度时即着火燃烧。燃烧放出的热量占总放热量的40%左右。挥发分的析出与燃烧改善了煤粒的着火性能：一方面大量挥发分的析出并燃烧反过来加热了煤粒使煤粒温度迅速升高；另一方面挥发分的析出改变了煤粒的孔隙结构改善了挥发分析出后焦炭的燃烧反应。焦炭燃烧：焦炭的燃烧过程通常是在挥发分的析出完成后开始的。放热量60～95％。主要反应：C+O2=CO2;C+O2=2CO燃尽：残余焦炭被灰分和烟气包围反应减缓需要足够长的时间。对煤粉气流的着火还伴随着流动过程焦炭燃烧阶段－气固反应1．动力燃烧在动力燃烧中化学反应速率远低于扩散速率。大颗粒焦炭900℃左右；多孔大颗粒焦炭在600℃以下；细颗粒多孔焦炭800℃温度范围内燃烧基本属于动力燃烧。在动力区内影响燃烧速度的决定因素是化学条件即燃料性质、温度等而和氧的扩散速度关系不大。2．过渡燃烧在过渡燃烧中反应速率与内部扩散速率相当。在过渡区内燃烧速度既取决于化学条件又取决于物理条件。对难着火的无烟煤总是将煤磨得更细以便于着火及燃尽。3．扩散燃烧在扩散燃烧中传质速率远低于化学反应速率。由于化学反应速率很高传质速率相对较慢的有限氧分在刚到达焦炭外表面就被化学反应所消耗。在扩散区内影响燃烧速度的决定因素是物理条件即氧的扩散速度而与燃料性质及温度关系不大。二、着火、熄火的热力条件煤粉着火：煤粉由缓慢氧化转变为高速燃烧状态的瞬间过程煤粉的着火温度：着火瞬间的温度是由一定的环境条件下煤粉着火的临界条件决定的。不同的环境条件下所测得的着火温度是不同的。实验室中在规定条件下在着火温度测试仪中静止的煤粉颗粒堆放在电炉中的着火温度对烟煤为400~500C；对贫煤、无烟煤和焦炭为650~800C实际上煤粉气流的着火除与煤本身的放热条件有关外还与炉膛的散热情况有关。当炉膛温度为Tb2时放热曲线与散热曲线相切于2点不稳定开始着火2点对应的温度为着火温度Tzh；另外一个交点3是稳定的燃烧工况点对应的温度为火焰温度。Tzh煤种三、煤粉的着火煤粉气流的着火条件不仅在于用来点燃煤粉气流的热烟气（热源）的温度而且需要足够的热量。一般情况下煤粉气流在着火过程中所吸收的辐射传热量约为其着火所需总热量的10%~30%所以其着火所需热量的主要来源是对流传热。将煤粉气流加热到着火温度所需要的热量称为着火热。包括：煤粉空气水分加热、蒸发、过热等所需热量公式（5-23）。着火热主要有两个来源：一是被煤粉射流卷吸到射流根部的高温回流烟气（包括内回流和外回流）这部分热烟气和新喷入的煤粉射流强烈混合以对流方式把热量迅速传递给新燃料；二是高温火焰及炉壁对煤粉射流的辐射加热；另外还有少部分化学反应本身放热。四、影响煤粉着火的因素在煤粉炉中燃烧所需的空气被分成一次风和二次风。一次风的作用是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的空气；二次风则在着火以后混入保证煤粉的燃尽。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。影响煤粉气流着火的主要因素是：着火需要热量：燃料性质（着火温度、水分、灰分、细度）、一次风量和一次风温等。着火热来源：燃烧器的性能即其空气动力工况卷吸周围烟气能力。1．燃料性质的影响煤粉气流的稳定着火在很大程度上是靠煤粉析出的挥发分在其点燃后与一次风发生反应所形成的高温燃烧产物来维持的煤的挥发分Vdaf越低它的着火温度越高所以对贫煤和无烟煤必须采取一些特殊措施使煤粉气流能被加热到很高的温度才能保证其着火。煤中灰分的多少直接影响煤发热量的高低而锅炉的燃料消耗量是与燃料的发热量成反比的。着火热与燃料的消耗量成正比当煤的灰分增加时就会显著增大煤粉气流的着火热从而会将其着火位置（又称着火点）推迟使着火不稳定。煤的水分增加时用于蒸发水和过热水蒸气的热量增加因而增加了着火热着火点也会被推迟。煤的细度增加化学反应速度加快放热量增加。燃料特性对着火过程的影响是综合的不能简单地用某单一指标来表示但相对来说挥发分的影响是最主要的。例如无烟煤的灰分和水分都很低发热量很高但由于无烟煤的低挥发分含量其煤粉气流的着火就十分困难。2．一次风量的影响一次风量增加时着火热增大因而着火点会推迟。但是一次风量必须同时满足既能将煤粉气力输送入炉膛又要保证挥发分的着火和燃烧的需要这两个要求。从燃烧的角度来讲如果一次风量等于煤中挥发分燃烧的理论空气量则这时挥发分燃烧产物的温度最高。由于燃料的发热量与其燃烧的理论空气量基本上成正比因此挥发分燃烧的理论空气量和煤燃烧的理论空气量之比就等于它们燃烧时所产生的热量之比这个比值约等于煤的挥发分含量。即：一次风份额=Vdaf但对于贫煤和无烟煤因其Vdaf很