燃烧原理及设备-煤燃烧的基本原理及燃烧过程(锅炉设备运行)

燃烧风烟系统学习单元一煤燃烧的基本原理学习单元二煤粉气流燃烧及强化模块三燃烧风烟系统学习单元二煤粉气流燃烧及强化

煤粉气流的着火与强化1.煤粉气流的燃烧与强化2.煤粉气流的燃尽与强化3.煤粉气流燃烧及强化煤粉气流开始着火的温度称为着火温度。煤粉气流从初始温度加热至着火温度的过程称为着火过程，该过程吸收的热量称为着火热。它包括：加热煤粉和一次风热量煤粉中水分蒸发和过热所需热量它来源于：高温烟气的对流热炉内高温火焰的辐射热以高温烟气与煤粉之间的对流换热为主。着火过程的影响因素及强化措施：⑴燃煤性质挥发分高的煤，所需着火热少，着火容易

灰分多的煤，着火速度慢。水分多的煤，着火需要的热量就多。(2)煤粉细度煤粉越细，着火越快。(3)一次风温提高一次风温可以减少着火热，加快着火。难着火的无烟煤、劣质煤或某些贫煤，应适当提高空气预热器出口的热风温度，并采用热风作为一次风输送煤粉。⑷一次风量和风速一次风量愈大，着火所需热量愈大，使着火推迟，并影响煤粉完全燃烧。但一次风量太小，煤粉着火燃烧初期得不到足够的氧气将限制燃烧过程的发展。1.煤粉气流的着火与强化三、煤粉气流燃烧及强化

一次风机1一次风机2热风母管三次风管

一次风速过高，煤粉气流的容积流量大，需要的着火热多，使着火推迟，着火也不稳定；一次风速过低，着火点离喷口太近，可能烧坏燃烧器或引起燃烧器附近结渣，煤粉管道堵塞等故障。⑸着火区的炉温着火阶段处于动力燃烧区，提高着火区的炉温可加速着火。影响着火区炉温的因素较多，如炉膛热强度、炉内散热条件、锅炉运行负荷等。锅炉负荷降低，炉温降低，着火区温度也降低，低到一定程度时，就将危及着火稳定性，甚至造成灭火。对于固态排渣煤粉炉，在没有采取稳燃措施的条件下，其最低运行负荷一般高于70%额定负荷。在燃用低挥发分煤时，敷设卫燃带。⑹煤粉气流着火周界面煤粉气流与烟气接触周界面愈大，传热量愈多，着火愈快。将燃烧器喷口的高宽比加大，或使气流旋转扩散，可增大着火周界面。三、煤粉气流燃烧及强化

少量粗煤粉接近扩散燃烧工况，大部分煤粉处于过渡燃烧工况。强化燃烧过程既要加强氧的扩散混合，又不得降低炉温，具体措施有：⑴合理送入二次风煤粉气流着火后放出大量的热，炉温迅速升高，火焰中心温度可达1500～1600℃，燃烧速度很快。及时供应二次风并加强一、二次风的混合是强化燃烧的基本途径。若二次风混入过迟，氧量供应不足，燃烧速度减慢，可燃气体未完全燃烧热损失增加；二次风混入过早，着火热增加，着火推迟。二次风混入的时间与煤种和燃烧器型式有关。在燃用低挥发分煤时，二次风应该在煤粉气流着火后，随燃烧过程的发展分期分批送入。⑵较高的二次风速二次风除及时供氧外，还起混合扰动作用。二次风速一般均高于一次风速。较高的二次风速，可提高煤粉与空气的相对速度，增强混合，强化燃烧。但是二次风速不能比一次风速大得过多，否则会迅速吸引一次风，使二次风与煤粉混合提前，影响煤粉气流的着火。

2.煤粉气流的燃烧与强化三、煤粉气流燃烧及强化

⑶合理组织炉内空气动力工况组织好炉内高温烟气的合理流动，使更多的烟气回流到煤粉气流的着火区，增大煤粉气流与高温烟气的接触周界。煤粉在悬浮状态下燃烧，空气与煤粉的相对速度很小，混合条件不理想，合理组织炉内空气动力工况，促进煤粉和空气混合，能有效提高燃烧速度。⑷保持较高的炉温保持较高的炉温：强化着火，而且强化煤粉燃烧、燃尽。炉膛温度高，有利于对煤粉的加热，着火时间可提前，炉膛温度高，燃烧迅速，也容易达到燃烧完全。炉膛温度也不能太高，要注意防止炉膛结渣和过多的NOx形成问题。

2.煤粉气流的燃烧与强化三、煤粉气流燃烧及强化

大部分煤粉都在燃烧区燃尽，只剩少量粗炭粒在燃尽区继续燃烧。

燃尽区的强化主要靠延长煤粉气流在炉内的停留时间来保证。具体措施有：

⑴选择适当的炉膛容积和高度，保证煤粉在炉内停留时间。

⑵强化着火与燃烧区的燃烧，使着火与燃烧区火炬行程缩短，在一定炉膛容积内等于增加了燃尽区的行程，延长了煤粉在炉内的燃烧时间。⑶改善火焰在炉内的充满程度。火焰所占容积与炉膛的几何容积之比称为火焰充满程度。充满程度愈高，炉膛有效容积愈大，可燃物在炉内实际停留时间愈长。⑷保证煤粉细度，提高煤粉均匀度。煤粉越细，燃烧速度越快，煤粉完全燃烧所需的时间就越短。在燃用低挥发分煤时，应将煤磨得细些。

3.煤粉气流的燃尽与强化三、煤粉气流燃烧及强化

作业

:煤粉良好燃烧的条件是什么？煤粉燃烧可分为哪几个温度区域？如何强化煤的燃烧？燃烧风烟系统学习单元一煤燃烧的基本原理学习单元二煤粉气流燃烧及强化模块三燃烧风烟系统学习单元一煤燃烧的基本原理任务1、了解煤粉气流燃烧过程任务2、熟悉煤粉迅速完全燃烧的条件任务3、掌握煤粉气流燃烧强化措施单元一燃料燃烧原理燃烧：燃料中可燃物质与空气中氧发生强烈化学反应，并放出大量热量的过程。燃烧反应生成的物质称为燃烧产物。

着火前的准备阶段1.燃烧阶段2.燃尽阶段3.煤粉气流燃烧过程

煤粉气流喷入炉内至着火这一阶段为着火前准备阶段。此阶段内，煤粒中水分蒸发，挥发分析出。⑴着火前的准备阶段⑵燃烧阶段挥发分着火燃烧，煤粒首先局部着火，然后扩展到整个表面燃烧。⑶燃尽阶段少量残炭的继续燃烧。炉膛对应的三个区域，即着火区、燃烧区与燃尽区。由于燃烧的三个阶段不是截然分开的，因而，对应的三个区也没有明确的分界线。但大致可认为:燃烧器出口附近是着火区；炉膛中部及喷燃器同一水平的区域以及稍高的区域是燃烧区；高于燃烧区直至炉膛出口的区域都是燃尽区。着火区很短，燃烧区燃料放热最多，而燃尽区最长。

燃烧速度及其影响因素1.燃烧程度2.迅速完全燃烧的条件3.煤粉迅速完全燃烧的条件1.燃烧速度及其影响因素燃烧速度wr是指单位时间内烧掉的燃料量。煤粉的燃烧速度关键是炭粒的燃烧速度。它取决于两方面因素：炭和氧的化学反应速度氧的扩散速度化学反应速度取决于参加反应的原始反应物的性质，同时与温度、浓度和压力有关。其中温度的影响最大。氧的扩散速度是指单位时间向炭粒单位表面输送的氧量二、煤粉迅速完全燃烧的条件

影响因素：氧的浓度，炭粒直径，气流与炭粒的相对速度。增大炭粒与周围氧化介质的相对速度，氧的扩散速度增大；减小炭粒尺寸，也可增大氧的扩散度。在炉内燃烧过程中，煤粉的燃烧速度主要与温度和氧的扩散速度有关。燃烧过程三个区域：动力燃烧区：提高温度可提高燃烧速度。扩散燃烧区：在扩散燃烧区内，改善扩散混合条件，加大气流与煤粉的相对速度，或减小煤粉粒度都可提高燃烧速度。过渡燃烧区：化学反应速度和氧的扩散速度都对燃烧速度有影响。因此，既要改善化学反应条件，提高反应系统温度；又要改善氧的扩散混合条件，才能使燃烧速度加快。二、煤粉迅速完全燃烧的条件

多相燃烧速度变化图2.燃烧程度燃烧程度即煤粉燃烧完全的程度，它可用燃烧效率来表示：ηr=10