固体燃料的燃烧

第七章固体燃料的燃烧煤的燃烧过程燃烧过程：煤的加热和干燥析出挥发分和形成焦炭挥发分和焦炭的着火燃烧灰渣的生成煤的燃烧焦炭燃烧过程不仅与化学反应速度有关，还与氧气向碳粒表面的扩散有关。碳的燃烧速度取决于两者中速度较慢的一个当化学反应速度很大，扩散速度较小，则燃烧速度取决于扩散速度，这种燃烧称为扩散燃烧当化学反应速度远小于氧气向碳表面的扩散速度时，燃烧速度取决于碳的化学反应速度，这种燃烧称为动力燃烧化学反应速度与扩散速度相差不大时，称为过渡燃烧煤的燃烧方式燃烧方式：层状燃烧、沸腾燃烧、悬浮燃烧煤的层状燃烧将几十毫米大小的煤块置于炉排（或炉箅）上而形成具有一定厚度的煤层，大部分煤在该煤层中进行燃烧煤层一般静止不动，或在非气流作用的机械外力下随炉排移动，但不离开炉排层状燃烧方法薄煤层燃烧法煤层厚度大约为煤块尺寸的3~4倍，接近于氧化区厚度燃烧烟气不存在过多的CO、CH4、H2等可燃成分厚煤层燃烧法焦炭层分为氧化区和还原区烟气中含有大量的CO，因此又称为半煤气化燃烧法可以用作煤气发生炉获得气体燃料不宜过厚，也不宜过薄厚煤层的完全燃烧方法不能通过增加下部送风量来实现可在煤层的上部空间送入二次风，以细小多流股的方式喷入炉膛，以增强混合达到完全燃烧的目的一般用于机械化连续加煤燃烧设备中，人工周期性加煤中效果差层燃炉的特性参数炉排面积可见热负荷单位时间内单位面积炉排上燃料燃烧所放出的全部热量qA越大，则炉排面积A越小，设备越紧凑，成本越低；但面积过小，则空气流速高，会造成飞灰中可燃物质残留量增加炉膛容积可见热负荷单位时间内单位炉膛容积内燃料燃烧所放出的全部热量炉膛高度炉排通风面积比炉排面上通风孔总面积与整个炉排面积的比值f值的大小影响温度最高的煤层与炉排的距离f较小，则温度最高的区域离炉排较远f大，则离炉排较近，炉排温度较高炉排片冷却度空气冲刷炉排侧面积（炉排片冷却面积）与同煤层接触的炉排片表面积（炉排片受热面积）的比值炉排片高度越大，受到空气冲刷的炉排片侧面积也越大，炉排片的冷却特性则越好层燃炉的主要类型人工加煤层燃炉（手烧炉）小型工业锅炉和加热炉过去的蒸汽火车等特点结构简单，通用性较广不完全燃烧热损失大燃烧效率低燃烧污染物排放量大链条炉工业锅炉使用最广泛的一种炉排为了加强炉膛内烟风混合，需采取二次风供应特点可连续机械化加煤清渣、除灰等燃烧效率较高拨火需人工操作往复炉排炉结构简单，制造方便、质量轻飞灰少、引燃着火条件比较好，煤种适应性强漏煤多，密封性不好，炉排片工作条件差、容易烧坏振动炉排炉抛煤机炉利用机械或（和）风力将燃煤抛撒在炉排上进行燃烧煤的悬浮燃烧煤以煤粉形式被预热空气连续不断地送入炉膛，并呈悬浮状态在炉膛空间内进行燃烧燃烧非常剧烈，燃尽率高，空气过量系数可以很小，从而使热效率大大超过层状燃烧悬浮燃烧煤粉制备煤粉细度越大，煤粒越粗，越不易着火燃烧细度的选择应根据煤种、燃烧设备等因素进行确定，保证经济性和燃烧性挥发分含量高，则易着火和燃烧，细度可大一些煤粉气流着火的影响因素燃煤的特性Vdaf高，则着火温度低，易着火水分、灰分高，则不易着火煤粉气流的初始温度初始温度高，则易着火煤粉细度一次风风率着火区的烟气温度炉内高温烟气的组织煤粉的燃烧T<1200℃时T>1200℃时碳的燃烧速度碳粒的燃烧速度动力控制区：a>>k(温度较低)化学反应速度决定了燃烧速度扩散控制区：a<<k(温度很高)扩散速度决定了燃烧速度过渡区：k≈a扩散速度和化学反应速度共同决定了燃烧速度煤粉越细，氧气的扩散速度越大，因此，需要更高的温度才能进入扩散控制区。实际煤粉的燃烧通常处于动力区或过渡区三种措施可以促使煤粉着火后剧烈燃烧保持足够高的炉膛温度，但不能引起结焦二次风的喷入应保证使其适时地与煤粉气流混合在燃烧区域中组织良好的空气动力场，促使煤粉与空气强烈、均匀地混合煤的旋风燃烧旋风燃烧也属于悬浮燃烧的一种优点：1、容积热负荷很高，燃烧室体积小2、灰渣可熔化排出，减少烟气中的飞灰问题：1、炉内传热效率不高，冷却炉膛体积庞大2、化渣问题，需降低灰渣熔点3、NOx生成量较大4、烟气中均为细灰，受热面积灰严重煤的沸腾燃烧煤粒在气流的作用下，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1、燃料适应性广，劣质燃料同样可以使用2、料层温度较低，属于低温燃烧，NOx生成量少3、方便有效脱硫煤燃烧新技术及发展趋势改善燃烧过程提高燃烧效率降低污染物生成和排放低NOx煤粉燃烧技术空气分级燃烧技术燃烧分两个阶段完成。第一阶段，富燃料燃烧，降低了燃烧温度，抑制NOx生成量；第二阶段，在主燃烧器上方通入燃尽风，使第一阶段的烟气在富氧下燃烧燃料分级燃烧技术采用三段燃烧方式：80%左右的主燃料在空气