要组织良好的燃烧过程,其标志就是尽量接近完全燃烧,也就是在炉内不结渣的前提下,燃烧速度快而且燃烧完全,得到最高的燃烧效率。燃烧效率可用下式表示
式中 q3——化学不完全燃烧热损失,%;
q4——机械不完全燃烧热损失,%。
要做到完全燃烧,其原则性条件为。
1.供应充足而又合适的空气量
这是燃料完全燃烧的必要条件。空气量常用炉膛出口处过量空气系数α1″表示。α1″要恰当,如果α1″过小,即空气量供应不足,会增大不完全燃烧热损失q3和q4,使燃烧效率降低;α1″过大,会降低炉温,也会增加不完全燃烧热损失。因此,合适的空气量应根据炉膛出口最佳过量空气系数来供应。
2.适当高的炉温(www.daowen.com)
根据阿累尼乌斯定律,燃烧反应速度与温度成指数关系。因此炉温对燃烧过程有着极其显著的影响。炉温高,着火快,燃烧速度快,燃烧过程便进行得猛烈,燃烧也易于趋向完全。但是炉温也不能过分提高,因为过高的炉温不但会引起炉内结渣,也会引起膜态沸腾,同时因为燃烧反应是一种可逆反应,过高的炉温当然会使正反应速度加快,但同时也会使逆反应(还原反应)速度加快。逆反应(还原反应)速度加快将有较多燃烧产物又还原为燃烧反应物,这同样等于燃烧不完全。通过试验证明,锅炉的炉温在中间区域(1000~2000℃)内比较适宜。当然,在中温区域中,在保证锅炉不结渣的前提下,可以尽量高一些。
3.空气和煤粉的良好扰动和混合
煤粉燃烧是多相燃烧,燃烧反应主要在煤粉表面进行。燃烧反应速度主要取决于煤粉的化学反应速度和氧气扩散到煤粉表面的扩散速度。因而,要做到完全燃烧,除保证足够高的炉温和供应充分而又合适的空气外,还必须使煤粉和空气充分扰动混合,及时将空气输送到煤粉的燃烧表面去,煤粉和空气接触才能发生燃烧反应。要做到这一点,就要求燃烧器的结构特性优良,一、二次风混合良好,并有良好的炉内空气动力场。煤粉和空气不但要在着火燃烧阶段充足混合,而且在燃尽阶段也要加强扰动混合。因为在燃尽阶段中,可燃质和氧的数量已经很少,而且煤粉表面可能被一层灰分包裹着,妨碍空气与煤粉可燃质的接触,所以此时加强扰动混合,可破坏煤粉表面的灰层,增加煤粉和空气的接触机会,有利于燃烧完全。
4.在炉内要有足够的停留时间
在一定的炉温下,一定细度的煤粉要有一定的时间才能燃尽。煤粉在炉内的停留时间,是从煤粉自燃烧器出口一直到炉膛出口这段行程所经历的时间。在这段行程中,煤粉要从着火一直到燃尽,才能燃烧完全,否则将增大燃烧热损失,如果在炉膛出口处煤粉还在燃烧,会导致炉膛出口烟气温度过高,使过热器结渣和过热;汽温升高,影响锅炉运行的安全性。煤粉在炉内的停留时间主要取决于炉膛容积、炉膛截面积、炉膛高度及烟气在炉内的流动速度,这都与炉膛容积热负荷和炉膛截面热负荷有关,即要在锅炉设计中选择合适的数据,而在锅炉运行时切忌超负荷运行。
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