理论教育 固体燃料燃烧过程及火焰特性分析

固体燃料燃烧过程及火焰特性分析

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:手烧炉、链条炉、循环流化床锅炉布风板上中煤块、煤粒的燃烧过程为过渡燃烧。煤块火焰的特点是燃烧速度慢,燃烧温度低,属于扩散火焰,温度大约1100℃。燃烧过程也分为水分析出、挥发分析出着火、固定碳燃尽、灰渣形成4个阶段,但是界限不明显。挥发分的燃烧过程以及焦炭燃烧过程形成的火焰为扩散火焰,因此煤粉颗粒的燃烧过程形成的火焰为扩散火焰。

固体燃料燃烧过程及火焰特性分析

1.热力着火条件

(1)燃料的放热量等于散热量。

(2)放热量随着系统温度的变化速率大于散热量随着系统温度的变化速率。

(3)使1.0kg燃料着火,燃料所需要吸收的热量称为着火热。着火热小于燃料的放热量。

2.动力燃烧、过渡燃烧、扩散燃烧

温度很低(400~500℃)的时候发生的燃烧,氧气的扩散速度大于碳的燃烧速度。此时,制约燃烧反应速度的因素是碳的燃烧速度,为化学反应动力学燃烧,简称动力燃烧。

温度较高(800~1200℃)的时候发生的燃烧,氧气的扩散速度大致相当于碳的燃烧速度。此时,制约燃烧反应速度的因素是碳的燃烧速度和氧气的扩散速度,称为过渡燃烧。

温度很高(1300~1900℃)的时候发生的燃烧,氧气的扩散速度小于碳的燃烧速度。此时,制约燃烧反应速度的因素是氧气的扩散速度,成为扩散燃烧。

煤粉气流在炉膛内的燃烧为扩散燃烧。手烧炉、链条炉、循环流化床锅炉布风板上中煤块、煤粒的燃烧过程为过渡燃烧。循环流化床锅炉的压火燃烧过程为动力燃烧。

3.煤块的燃烧特性

煤块的直径一般在40~60mm,主要用于小容量的手烧炉和链条炉(固定床)。燃烧过程明显地分为四个阶段:①干燥加热,水分析出;②继续加热,挥发分析出并燃烧;③焦炭中碳的燃尽;④灰渣的形成。

煤块火焰的特点是燃烧速度慢,燃烧温度低,属于扩散火焰,温度大约1100℃。(www.daowen.com)

4.煤粒的燃烧特性

煤粒的直径一般在1~13mm,主要用于循环流化床锅炉。燃烧过程也分为水分析出、挥发分析出着火、固定碳燃尽、灰渣形成4个阶段,但是界限不明显。

煤粒的比表面积大于煤块,燃烧速度较快。煤粒火焰的温度可以更高。循环流化床锅炉采用的运行温度为850~950℃,其原因是保证煤粒着火的稳定性和床层密相区不发生结渣现象。此外,这个温度范围适合于碳酸钙石灰石的主要成分)脱硫反应的快速进行。

C(s)+O2(g)=CO2(g) (过渡燃烧)

CFB锅炉脱硫反应

CaCO3(s)+SO2(g)+0.5O2(g)=CaSO4(s) (850~950℃)

煤粒燃烧形成的火焰也是扩散火焰。

5.煤粉的燃烧特性

煤粉颗粒的粒径为50~90μm。煤粉颗粒的燃烧过程为悬浮燃烧(气力输送过程中的快速燃烧),即煤粉颗粒在炉膛内飞行过程中燃烧、燃尽。煤粉气流的燃烧过程界限不明显:水分、挥发分的析出以及挥发分的燃烧大约在1/1000s之内完,其余1.8~2.5s为焦炭中的固定碳的燃尽过程和飞灰粒子的形成过程。

挥发分的燃烧过程以及焦炭燃烧过程形成的火焰为扩散火焰,因此煤粉颗粒的燃烧过程形成的火焰为扩散火焰。煤粉火焰的燃烧温度在1300~1900℃之间。国内生产的煤粉锅炉绝大部分为固态排渣锅炉,炉膛燃烧温度为1400~1500℃。液态排渣炉的炉膛温度为1700~1900℃。

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