固体燃料燃烧习题集Word版

1、1. 煤粒的燃烧过程主要包括哪几个步骤？1) 煤的加热与干燥2) 析出挥发份和形成焦炭3) 挥发份着火燃烧(明亮的火焰，占燃烧时间0.1)4) 焦炭着火燃烧(CO形成蓝色火焰，焦炭燃烧占燃烧时间0.9)5) 灰渣的生成2. 根据多相燃烧反应的化学阻力与物理阻力的对比，可将多相燃烧反应分为( 动力燃烧 )、(扩散燃烧 )和( 过渡燃烧 )三类。2. 写出异相化学反应速度的计算式，什么是碳粒的动力燃烧、扩散燃烧与过渡态燃烧？各自的影响因素有哪些？3.颗粒直径、温度和颗粒与气流之间的相对速度对燃烧区域(动力区、扩散区)的影响是什么l 颗粒直径d0，Sm=b/k燃烧反应向动力区移动；l 当温度T，ex

2、p(-Ea/RT)，Sm=b/k,燃烧反应向扩散区移动； 当气流与煤炭颗粒之间相对速度Re，Sm=b/k反应向动力区移动简述碳颗粒燃烧的两种机理。碳燃烧过程中的氧化反应和气化反应是什么通过提高气流与固体颗粒之间相对速度来强化燃烧的原理是什么？在什么情况下适用？答：原理：根据式，可以看出，提高气流速度与固体之间相对速度即增大Re，有利于传质，相当于适当提高氧气的浓度。这对于燃烧处于扩散区时较为适用。试分析大碳粒异相燃烧主要过程、机理及特点？强化煤炭燃烧有哪些途径？大碳粒燃烧的主要过程：气相反应介质向碳颗粒外表面反应表面传递；气相反应介质由碳颗粒外表面向颗粒内反应表面传递；气相反应介质吸附到反应表

3、面；表面化学反应；反应产物从反应表面脱附；反应产物由反应表面向颗粒外表面传递；反应产物由颗粒外表面向气相中的传递。机理：低温区沿氧化反应的动力曲线进行；10001100左右按扩散曲线进行；继续提高温度按还原反应动力曲线进行，燃烧速度随温度的升高而急剧增加；再提高温度当温度足够高时将按扩散曲线进行。特点：异相反应：反应不仅发生在外表面，而且在碳粒内孔隙表面进行；对于碳的燃烧，温度始终有显著影响；不同温度段，碳的燃烧反应机理不同。强化途径：碳粒的粒径R0下降，燃烧表面积大大增加，燃尽所需时间下降(成平方关系)粉状燃烧；氧气浓度C0增加，则燃尽所需时间下降，可强化燃烧富氧燃烧；加大风速，使扩散系数增

4、加，则燃尽所需时间下降，可强化燃烧强制通风；减少颗粒中灰的含量Aar，则燃尽所需时间下降低灰优质燃烧选煤技术；提高燃烧温度，可使反应速率常数增加，则燃尽所需时间下降炉拱技术。碳粒的燃尽时间及其与哪些因素有关？煤粉燃烬阶段属于什么燃烧区，此阶段应采取什么样的强化燃烧手段？动力燃烧区l 提高空气过量系数，碳粒燃尽时间降低；l 减少碳粒直径，燃尽时间降低，但是对煤层燃烧时，煤的粒径不能太小，否则会影响氧化剂与煤的混合，降低氧的扩散速率；l 氧气浓度C0增加，则燃尽所需时间下降；l 加大风速，使扩散系数增加，则燃尽所需时间下降；l 提高燃烧温度，可使反应速率常数增加，则燃尽所需时间下降；l 减少颗粒中

5、灰的含量Aar，则燃尽所需时间下降。请给出煤炭燃烧过程？煤从进入炉膛到燃烧完毕，一般经历四个阶段：水分蒸发阶段，当温度达到，105左右时，水分全部被蒸发；挥发物着火阶段，煤不断吸收热量后，温度继续上升，挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧。挥发物燃烧速度快，一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右；焦碳燃烧阶段，煤中的挥发物着火燃烧后，余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。此时焦碳温度上升很快，固定碳剧烈燃烧，放出大量的热量，煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段；燃烬阶段，这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完，以降低不完全燃烧热损失，提高效率。1. 煤层燃烧的主要过程是什么？如何提高其燃烧

6、效率？过程：煤的预热；水分析出；挥发份析出；挥发份着火及燃烧；焦炭的着火和燃烧；焦炭的燃烬。提高燃烧效率的措施：分段送风，按煤的不同燃烧过程需要风量合理配风及送风：分段送风(分仓送风)，按煤的不同燃烧过程需要风量合理配风及送风，宽度均匀送风；提高炉膛温度：加前后炉拱，确保前部适时稳定的着火，后部保温促燃；加二次风，增加炉内气体扰动，利于混合与燃烬；合理的煤层厚度和炉排行进速度。层燃二次风的作用？加二次风，增加炉内气体扰动，利于混合与燃烬说明链条炉燃烧的特点？特点一“有限着火”由于新添加的煤不是落在已燃烧的燃料层上，而是落在刚由下部转入炉膛的冷炉排上，从炉排下经新煤层鼓入炉膛的是温度不高的空气，

7、新煤层无法从下部得到热量，只能依靠上部高温烟气及炉墙等的辐射，实现预热、干燥、着火等过程特点二燃烧具有区域性1预热干燥区2挥发分析出与燃烧区3a焦炭氧化层区3b焦炭还原区4灰渣燃尽区分析煤粉炉燃烧的原理、优缺点及对煤粉的要求？原理：是将煤磨细到一定的细度(2070mm)的煤粉，被预热空气连续不断地送入炉内，使其在悬浮运动过程中完成燃烧反应，并能形成象气体燃料那样的具有明显轮廓的火炬。由于颗粒很小，煤粉与空气的接触面积大大增加，二者混合好，容易着火，燃烧剧烈，燃尽绿高，过量空气系数较低，热效率高。特点：可以大量地使用难着火或质量较差的燃料，如劣质煤和煤屑，甚至可以掺用一部分无烟煤和焦炭，煤种适应

8、性广，最好使用挥发分高的煤，同时控制原煤的含水量；煤磨成煤粉(2070微米)，增加了反应表面积(几百倍)，促进混合扩散，显著地改善了煤粉和空气在炉膛中的混合和着火条件，有利于燃烧，强化了燃烧强度，并有利于气体输送；燃烧速度快，炉温高，炉温容易调节，便于燃烧过程组织的机械化与自动化；燃烬效率高(9799)；分级送风：一次空气用来输送煤粉，约占1520，二次空气直接进入炉内，可预热，利于回收余热和节约燃料；在煤粉炉内，燃料和烟气的停留时间是相同的；容量不受限制。悬浮燃烧一次风与二次风的作用？ 一次风份额确定原则？一次风份额过大或过小对煤粉悬浮燃烧的影响？一次风：将煤粉送入炉膛，并供给煤粉着火阶段中

9、挥发份燃烧所需的氧量，占全部燃烧空气量的1530%二次风：在煤粉气流着火后与其充分混合，供给煤粉中焦炭和残留挥发份燃烧所需的氧量，保证煤粉的完全燃烧根据挥发份多少来确定一次空气比例；一次风风率增大，煤粉气流着火所需热量增加，着火延迟。一次风过小，不利于燃料的混合与燃烧，容易造成不完全燃烧损失。影响煤粉气流着火、燃烧、燃尽、结渣的主要因素有哪些？如何改善？着火1. 燃煤特性：挥发份越高的煤，着火所需热量越少，火焰传播速度越高，着火越容易、稳定；水分、灰分越高，着火所需热量越多，着火越困难；灰分高的煤，其火焰传播速度越低，着火越不稳定。2. 煤粉气流的初始温度：煤粉气流初始温度越高，着火所需热量越

10、少，着火越容易，益采用热风送粉。3. 煤粉细度：煤粉越细，温升越快，着火越容易；同时，由于煤粉表面积大，燃烧释放的热量越多，着火越迅速。4. 一次风风率：一次风风率为一次风量占炉膛总风量(包括炉膛漏风在内)的百分比。一次风风率增大，煤粉气流着火所需热量增加，着火延迟。对于着火困难的煤，一次风风率应选得很低，但是必须满足输送煤粉及煤粉着火后燃烧的需要。5. 着火区的烟气温度：着火区烟气温度越高，着火越迅速稳定，需合理布置二次风喷口及提高其温度。6. 炉内高温烟气组织：组织好炉内高温烟气的合理流动是改善着火性能的重要措施，如采用四角切圆燃烧或旋流燃烧等可改善着火条件。燃烧1. 保持足够高的炉膛温度

11、，但是不能引起结焦；2. 二次风的喷入应保证使其适时与煤粉气流混合：过早混合不利于着火，过迟则影响燃烧；3. 在燃烧区域内组织良好的空气动力场，促使煤粉与空气强烈、均匀地混合。燃尽 煤粉燃烬区域在炉膛上部，此处温度低，O2浓度低，燃烧进行缓慢。因此，需采取以下措施，保证煤粉燃尽： 1. 保持适当大小的过量空气系数，使炉膛出口仍有一定量的氧；2. 煤粉过粗不利于着火和燃尽，粒度仍尽可能均匀；3. 合理选择炉膛容积热负荷，保证足够大的炉膛容积。4. 合理选取炉膛断面热负荷，在不致引起结渣的前提下保持炉膛出口处具有较高的温度；5. 尽可能创造条件，加强火焰后期的混合。结渣原因：1. 火焰贴近受热面时

12、，高温烟气中的灰粒仍呈熔融状态；2. 火焰直接冲刷受热面。 控制结渣具体措施：1. 燃烧设备设计方面的技术措施：a 选择一个良好的炉膛形式、高度及截面尺寸，布置足够的受热面来冷却高温烟气，即确定合适的炉膛容积热负荷和炉膛断面热负荷，使高温烟气贴近受热面时温度降低至灰的熔融温度以下，避免燃烧强度过高或火焰直接冲刷水冷壁上造成结渣；b 燃烧器应该具有合理的结构并得到合理的布置，防止气流贴壁发展造成结渣。 1. 燃烧设备运行方面的技术措施：a 保证各燃烧器的风量分配均匀、煤粉分配合理。合理组织一、二次风，形成良好的气流结构，保证火焰不直接冲刷受热面；b 保持炉膛出口过量空气系数a''

13、为最佳值。a''过低，炉内局部区域的不完全燃烧会造成还原性气氛，将使灰熔点降低，易导致结渣；c 锅炉尽量不要超负荷运行，否则容易由于炉温升高导致严重结渣。煤粉炉燃烧器基本要求是什么？常用煤粉燃烧器有几类？为什么大型煤粉锅炉，宜采用矩形喷口直流射流燃烧器？旋流式粉煤燃烧器：蜗壳型旋流式燃烧器，分为单蜗壳、双蜗壳和三蜗壳型；叶片型旋流式粉煤燃烧器，分为切向叶片型和轴向叶片型直流式煤粉燃烧器：按一、二次风喷口的布置方式分为均等配风、分级配风和侧二次风等。煤粉炉燃烧的基本要求：组织良好的空气动力场，使煤粉气流能够及时稳定地着火；着火以后，一、二次风能及时合理混合，确保较高的燃烧效率；炉

14、内温度场及热负荷均匀，火焰在炉内的充满程度好，且不会冲墙贴壁，避免结渣和高温腐蚀；有较好的燃料适应性和负荷调节范围，运行可靠；阻力较小；能减少NOx的生成，减少对环境的污染。对于大型煤粉锅炉，炉膛的深度和宽度较大，宜采用矩形喷口燃烧器。因为由于大型煤粉锅炉炉膛深度和宽度较大，必须保证射流具有足够的穿透深度，因此，射流衰减速度必须降低。为了减弱射流速度的衰减，宜采用直流式煤粉燃烧器。根据动量守恒原理，射流每个断面上的动量总和不变，射流范围扩大，卷入射流的气体量增加，射流流速就会衰减。但是，如果继续降低射流的衰减速度，则可采用喷口是扁矩形的喷口燃烧器，此时起主要作用的是矩形两个短边，扩散角很小，只

15、能从气流外边缘的边界层卷吸热烟气，射流卷吸能力差，被带入射流的周围气体数量少，早期混合较弱；燃烧器结构简单，通风阻力小，气流出口速度高，射流动量大，刚性大，衰减较慢，射流穿透深度大，气流在炉内的后期混合较好。改进煤粉燃烧的措施有哪些？Ø 一、二次空气的比例要合适，考虑两个方面：ü 一次风携带煤粉喷入燃烧室或窑炉并供逸出的挥发分燃烧(15%-30%)；ü 二次风供给焦炭和残留挥发分燃烧所需的氧量，保证完全燃烧。ü 煤粉制备系统的设计要求及窑炉的特点。Ø 一、二次空气的温度ü 一次风的温度150，以防止煤粉发生爆炸；ü 二次风的

16、温度不受限制（尽量高）。Ø 控制适当的过剩空气系数ü 过剩空气系数一般为1.05-1.15。Ø 控制合适的一次风喷出速度，组织良好的空气动力场，促使煤粉与空气强烈、均匀地混合。Ø 制备细度合格、粒度均匀的煤粉ü 20-70µm。挥发分高的煤或质地疏松的煤，其粒度可以稍大些；无烟煤或硬质煤，粒度就要小些。煤粉细度一般控制为0.08mm方孔筛筛余8%-15%左右。试简述旋风燃烧的原理及优缺点？原理：利用旋风分离器的工作原理，使燃料空气流沿燃烧室内壁的切线方向，以高达100200m/s的速度作旋转运动。较细的煤粉在旋风筒中作悬浮燃烧，较大的

17、颗粒在离心力的作用下甩向筒壁，燃料颗粒在强烈旋转气流中和空气紧密接触、良好混合，迅速着火燃烧。特点：改善了燃料和空气的混合条件，大大增加了相对速度，显著延长了燃料在炉内的停留时间，扩散掺混和燃烧过程强烈，燃烧效率高达99以上；可在低过量空气下燃烧(1.05)；可燃用粗煤粉(R90=6570%)；燃烧强度大，炉内热负荷高达1225×106 kJ/m3，所以可大大减小炉膛体积；燃烧温度高，烟气中NOx浓度高；由于燃烧温度高，所以采用液态排渣，从而带来液态排渣的问题：析铁、氢爆危险、高温腐蚀、粘结灰等。试简述沸腾燃烧的原理及特点？原理：利用空气动力使煤在沸腾床层内以流化态形式完成燃烧、传热

18、和传质的反应过程。沸腾燃烧所燃用的煤的粒度一般为810mm以下(平均粒径2mm)，大部分为0.23mm的碎屑。运行时，刚加入的煤粒受到气流的作用而迅速与灼热料层中的灰渣粒子强烈混合，并与之一起上下翻滚运动，从而迅速升温并着火燃烧。特点：低温燃烧，在8501050的温度范围内能够稳定、高效燃烧，燃烧效率达99。同时，燃烧所需空气可以分一、二次风分别供给，分段组织燃烧，可以控制NOx排放，NOx排放低；燃料适应性好，可烧劣质燃料；将石灰石喷入床内，可炉内脱硫，脱硫效率高达80-90%，SOx排放低；负荷调节范围大；炉内传热、传质强，温度均匀性好；磨损大，飞灰多，需要除尘装置。为什么沸腾燃烧具有燃料

19、适应性广的特点？燃料适应性广，可以燃烧劣质煤(热值低的石煤、煤矸石、劣质烟煤和劣质无烟煤、劣质褐煤)，原因是鼓泡床中有大量的炽热料层作为热源，相比床料来说，新加入的煤量很少(5%)，床层内煤粒和床料在沸腾段内剧烈混合，很容易加热到着火温度；沸腾段碳量分布均匀，空气和煤粒的混合和接触情况良好；煤粒在沸腾段停留时间长。为何要控制沸腾炉燃烧的气流速度 ？气流速度降低，造成的夹带和扬析减少，以减少飞灰热损失，提高燃烧效率；气流速度降低，有利于减少料层内的混合强度，降低颗粒之间的摩擦，这样可以一定程度上控制小颗粒的产生机会；气流速度降低，有利于降低颗粒对沸腾段埋管的磨损。但是，气流速度必须保证床内处于良好的流化状态。循环流化床燃烧的优点是什么？存在的问题是什么？优点：运行流化速度为鼓泡流化床的23倍，不再有鼓泡流化