固體燃料燃燒習(xí)題集

1、1. 煤粒的燃燒過程主要包括哪幾個(gè)步驟？1) 煤的加熱與干燥2) 析出揮發(fā)份和形成焦炭3) 揮發(fā)份著火燃燒(明亮的火焰，占燃燒時(shí)間0.1)4) 焦炭著火燃燒(CO形成藍(lán)色火焰，焦炭燃燒占燃燒時(shí)間0.9)5) 灰渣的生成2. 根據(jù)多相燃燒反應(yīng)的化學(xué)阻力與物理阻力的對比，可將多相燃燒反應(yīng)分為( 動力燃燒 )、(擴(kuò)散燃燒 )和( 過渡燃燒 )三類。2. 寫出異相化學(xué)反應(yīng)速度的計(jì)算式，什么是碳粒的動力燃燒、擴(kuò)散燃燒與過渡態(tài)燃燒？各自的影響因素有哪些？3.顆粒直徑、溫度和顆粒與氣流之間的相對速度對燃燒區(qū)域(動力區(qū)、擴(kuò)散區(qū))的影響是什么l 顆粒直徑d0，Sm=b/k燃燒反應(yīng)向動力區(qū)移動；l 當(dāng)溫度T，ex

2、p(-Ea/RT)，Sm=b/k,燃燒反應(yīng)向擴(kuò)散區(qū)移動； 當(dāng)氣流與煤炭顆粒之間相對速度Re，Sm=b/k反應(yīng)向動力區(qū)移動簡述碳顆粒燃燒的兩種機(jī)理。碳燃燒過程中的氧化反應(yīng)和氣化反應(yīng)是什么通過提高氣流與固體顆粒之間相對速度來強(qiáng)化燃燒的原理是什么？在什么情況下適用？答：原理：根據(jù)式，可以看出，提高氣流速度與固體之間相對速度即增大Re，有利于傳質(zhì)，相當(dāng)于適當(dāng)提高氧氣的濃度。這對于燃燒處于擴(kuò)散區(qū)時(shí)較為適用。試分析大碳粒異相燃燒主要過程、機(jī)理及特點(diǎn)？強(qiáng)化煤炭燃燒有哪些途徑？大碳粒燃燒的主要過程：氣相反應(yīng)介質(zhì)向碳顆粒外表面反應(yīng)表面?zhèn)鬟f；氣相反應(yīng)介質(zhì)由碳顆粒外表面向顆粒內(nèi)反應(yīng)表面?zhèn)鬟f；氣相反應(yīng)介質(zhì)吸附到反應(yīng)表

3、面；表面化學(xué)反應(yīng)；反應(yīng)產(chǎn)物從反應(yīng)表面脫附；反應(yīng)產(chǎn)物由反應(yīng)表面向顆粒外表面?zhèn)鬟f；反應(yīng)產(chǎn)物由顆粒外表面向氣相中的傳遞。機(jī)理：低溫區(qū)沿氧化反應(yīng)的動力曲線進(jìn)行；10001100左右按擴(kuò)散曲線進(jìn)行；繼續(xù)提高溫度按還原反應(yīng)動力曲線進(jìn)行，燃燒速度隨溫度的升高而急劇增加；再提高溫度當(dāng)溫度足夠高時(shí)將按擴(kuò)散曲線進(jìn)行。特點(diǎn)：異相反應(yīng)：反應(yīng)不僅發(fā)生在外表面，而且在碳粒內(nèi)孔隙表面進(jìn)行；對于碳的燃燒，溫度始終有顯著影響；不同溫度段，碳的燃燒反應(yīng)機(jī)理不同。強(qiáng)化途徑：碳粒的粒徑R0下降，燃燒表面積大大增加，燃盡所需時(shí)間下降(成平方關(guān)系)粉狀燃燒；氧氣濃度C0增加，則燃盡所需時(shí)間下降，可強(qiáng)化燃燒富氧燃燒；加大風(fēng)速，使擴(kuò)散系數(shù)增

4、加，則燃盡所需時(shí)間下降，可強(qiáng)化燃燒強(qiáng)制通風(fēng)；減少顆粒中灰的含量Aar，則燃盡所需時(shí)間下降低灰優(yōu)質(zhì)燃燒選煤技術(shù)；提高燃燒溫度，可使反應(yīng)速率常數(shù)增加，則燃盡所需時(shí)間下降爐拱技術(shù)。碳粒的燃盡時(shí)間及其與哪些因素有關(guān)？煤粉燃燼階段屬于什么燃燒區(qū)，此階段應(yīng)采取什么樣的強(qiáng)化燃燒手段？動力燃燒區(qū)l 提高空氣過量系數(shù)，碳粒燃盡時(shí)間降低；l 減少碳粒直徑，燃盡時(shí)間降低，但是對煤層燃燒時(shí)，煤的粒徑不能太小，否則會影響氧化劑與煤的混合，降低氧的擴(kuò)散速率；l 氧氣濃度C0增加，則燃盡所需時(shí)間下降；l 加大風(fēng)速，使擴(kuò)散系數(shù)增加，則燃盡所需時(shí)間下降；l 提高燃燒溫度，可使反應(yīng)速率常數(shù)增加，則燃盡所需時(shí)間下降；l 減少顆粒中

5、灰的含量Aar，則燃盡所需時(shí)間下降。請給出煤炭燃燒過程？煤從進(jìn)入爐膛到燃燒完畢，一般經(jīng)歷四個(gè)階段：水分蒸發(fā)階段，當(dāng)溫度達(dá)到，105左右時(shí)，水分全部被蒸發(fā)；揮發(fā)物著火階段，煤不斷吸收熱量后，溫度繼續(xù)上升，揮發(fā)物隨之析出，當(dāng)溫度達(dá)到著火點(diǎn)時(shí)，揮發(fā)物開始燃燒。揮發(fā)物燃燒速度快，一般只占煤整個(gè)燃燒時(shí)間的1/10左右；焦碳燃燒階段，煤中的揮發(fā)物著火燃燒后，余下的碳和灰組成的固體物便是焦碳。此時(shí)焦碳溫度上升很快，固定碳劇烈燃燒，放出大量的熱量，煤的燃燒速度和燃燼程度主要取決于這個(gè)階段；燃燼階段，這個(gè)階段使灰渣中的焦碳盡量燒完，以降低不完全燃燒熱損失，提高效率。1. 煤層燃燒的主要過程是什么？如何提高其燃燒

6、效率？過程：煤的預(yù)熱；水分析出；揮發(fā)份析出；揮發(fā)份著火及燃燒；焦炭的著火和燃燒；焦炭的燃燼。提高燃燒效率的措施：分段送風(fēng)，按煤的不同燃燒過程需要風(fēng)量合理配風(fēng)及送風(fēng)：分段送風(fēng)(分倉送風(fēng))，按煤的不同燃燒過程需要風(fēng)量合理配風(fēng)及送風(fēng)，寬度均勻送風(fēng)；提高爐膛溫度：加前后爐拱，確保前部適時(shí)穩(wěn)定的著火，后部保溫促燃；加二次風(fēng)，增加爐內(nèi)氣體擾動，利于混合與燃燼；合理的煤層厚度和爐排行進(jìn)速度。層燃二次風(fēng)的作用？加二次風(fēng)，增加爐內(nèi)氣體擾動，利于混合與燃燼說明鏈條爐燃燒的特點(diǎn)？特點(diǎn)一“有限著火”由于新添加的煤不是落在已燃燒的燃料層上，而是落在剛由下部轉(zhuǎn)入爐膛的冷爐排上，從爐排下經(jīng)新煤層鼓入爐膛的是溫度不高的空氣，

7、新煤層無法從下部得到熱量，只能依靠上部高溫?zé)煔饧盃t墻等的輻射，實(shí)現(xiàn)預(yù)熱、干燥、著火等過程特點(diǎn)二燃燒具有區(qū)域性1預(yù)熱干燥區(qū)2揮發(fā)分析出與燃燒區(qū)3a焦炭氧化層區(qū)3b焦炭還原區(qū)4灰渣燃盡區(qū)分析煤粉爐燃燒的原理、優(yōu)缺點(diǎn)及對煤粉的要求？原理：是將煤磨細(xì)到一定的細(xì)度(2070mm)的煤粉，被預(yù)熱空氣連續(xù)不斷地送入爐內(nèi)，使其在懸浮運(yùn)動過程中完成燃燒反應(yīng)，并能形成象氣體燃料那樣的具有明顯輪廓的火炬。由于顆粒很小，煤粉與空氣的接觸面積大大增加，二者混合好，容易著火，燃燒劇烈，燃盡綠高，過量空氣系數(shù)較低，熱效率高。特點(diǎn)：可以大量地使用難著火或質(zhì)量較差的燃料，如劣質(zhì)煤和煤屑，甚至可以摻用一部分無煙煤和焦炭，煤種適應(yīng)

8、性廣，最好使用揮發(fā)分高的煤，同時(shí)控制原煤的含水量；煤磨成煤粉(2070微米)，增加了反應(yīng)表面積(幾百倍)，促進(jìn)混合擴(kuò)散，顯著地改善了煤粉和空氣在爐膛中的混合和著火條件，有利于燃燒，強(qiáng)化了燃燒強(qiáng)度，并有利于氣體輸送；燃燒速度快，爐溫高，爐溫容易調(diào)節(jié)，便于燃燒過程組織的機(jī)械化與自動化；燃燼效率高(9799)；分級送風(fēng)：一次空氣用來輸送煤粉，約占1520，二次空氣直接進(jìn)入爐內(nèi)，可預(yù)熱，利于回收余熱和節(jié)約燃料；在煤粉爐內(nèi)，燃料和煙氣的停留時(shí)間是相同的；容量不受限制。懸浮燃燒一次風(fēng)與二次風(fēng)的作用？ 一次風(fēng)份額確定原則？一次風(fēng)份額過大或過小對煤粉懸浮燃燒的影響？一次風(fēng)：將煤粉送入爐膛，并供給煤粉著火階段中

9、揮發(fā)份燃燒所需的氧量，占全部燃燒空氣量的1530%二次風(fēng)：在煤粉氣流著火后與其充分混合，供給煤粉中焦炭和殘留揮發(fā)份燃燒所需的氧量，保證煤粉的完全燃燒根據(jù)揮發(fā)份多少來確定一次空氣比例；一次風(fēng)風(fēng)率增大，煤粉氣流著火所需熱量增加，著火延遲。一次風(fēng)過小，不利于燃料的混合與燃燒，容易造成不完全燃燒損失。影響煤粉氣流著火、燃燒、燃盡、結(jié)渣的主要因素有哪些？如何改善？著火1. 燃煤特性：揮發(fā)份越高的煤，著火所需熱量越少，火焰?zhèn)鞑ニ俣仍礁撸鹪饺菀?、穩(wěn)定；水分、灰分越高，著火所需熱量越多，著火越困難；灰分高的煤，其火焰?zhèn)鞑ニ俣仍降?，著火越不穩(wěn)定。2. 煤粉氣流的初始溫度：煤粉氣流初始溫度越高，著火所需熱量越

10、少，著火越容易，益采用熱風(fēng)送粉。3. 煤粉細(xì)度：煤粉越細(xì)，溫升越快，著火越容易；同時(shí)，由于煤粉表面積大，燃燒釋放的熱量越多，著火越迅速。4. 一次風(fēng)風(fēng)率：一次風(fēng)風(fēng)率為一次風(fēng)量占爐膛總風(fēng)量(包括爐膛漏風(fēng)在內(nèi))的百分比。一次風(fēng)風(fēng)率增大，煤粉氣流著火所需熱量增加，著火延遲。對于著火困難的煤，一次風(fēng)風(fēng)率應(yīng)選得很低，但是必須滿足輸送煤粉及煤粉著火后燃燒的需要。5. 著火區(qū)的煙氣溫度：著火區(qū)煙氣溫度越高，著火越迅速穩(wěn)定，需合理布置二次風(fēng)噴口及提高其溫度。6. 爐內(nèi)高溫?zé)煔饨M織：組織好爐內(nèi)高溫?zé)煔獾暮侠砹鲃邮歉纳浦鹦阅艿闹匾胧?，如采用四角切圓燃燒或旋流燃燒等可改善著火條件。燃燒1. 保持足夠高的爐膛溫度

11、，但是不能引起結(jié)焦；2. 二次風(fēng)的噴入應(yīng)保證使其適時(shí)與煤粉氣流混合：過早混合不利于著火，過遲則影響燃燒；3. 在燃燒區(qū)域內(nèi)組織良好的空氣動力場，促使煤粉與空氣強(qiáng)烈、均勻地混合。燃盡 煤粉燃燼區(qū)域在爐膛上部，此處溫度低，O2濃度低，燃燒進(jìn)行緩慢。因此，需采取以下措施，保證煤粉燃盡： 1. 保持適當(dāng)大小的過量空氣系數(shù)，使?fàn)t膛出口仍有一定量的氧；2. 煤粉過粗不利于著火和燃盡，粒度仍盡可能均勻；3. 合理選擇爐膛容積熱負(fù)荷，保證足夠大的爐膛容積。4. 合理選取爐膛斷面熱負(fù)荷，在不致引起結(jié)渣的前提下保持爐膛出口處具有較高的溫度；5. 盡可能創(chuàng)造條件，加強(qiáng)火焰后期的混合。結(jié)渣原因：1. 火焰貼近受熱面時(shí)

12、，高溫?zé)煔庵械幕伊Ｈ猿嗜廴跔顟B(tài)；2. 火焰直接沖刷受熱面。 控制結(jié)渣具體措施：1. 燃燒設(shè)備設(shè)計(jì)方面的技術(shù)措施：a 選擇一個(gè)良好的爐膛形式、高度及截面尺寸，布置足夠的受熱面來冷卻高溫?zé)煔猓创_定合適的爐膛容積熱負(fù)荷和爐膛斷面熱負(fù)荷，使高溫?zé)煔赓N近受熱面時(shí)溫度降低至灰的熔融溫度以下，避免燃燒強(qiáng)度過高或火焰直接沖刷水冷壁上造成結(jié)渣；b 燃燒器應(yīng)該具有合理的結(jié)構(gòu)并得到合理的布置，防止氣流貼壁發(fā)展造成結(jié)渣。 1. 燃燒設(shè)備運(yùn)行方面的技術(shù)措施：a 保證各燃燒器的風(fēng)量分配均勻、煤粉分配合理。合理組織一、二次風(fēng)，形成良好的氣流結(jié)構(gòu)，保證火焰不直接沖刷受熱面；b 保持爐膛出口過量空氣系數(shù)a''

13、為最佳值。a''過低，爐內(nèi)局部區(qū)域的不完全燃燒會造成還原性氣氛，將使灰熔點(diǎn)降低，易導(dǎo)致結(jié)渣；c 鍋爐盡量不要超負(fù)荷運(yùn)行，否則容易由于爐溫升高導(dǎo)致嚴(yán)重結(jié)渣。煤粉爐燃燒器基本要求是什么？常用煤粉燃燒器有幾類？為什么大型煤粉鍋爐，宜采用矩形噴口直流射流燃燒器？旋流式粉煤燃燒器：蝸殼型旋流式燃燒器，分為單蝸殼、雙蝸殼和三蝸殼型；葉片型旋流式粉煤燃燒器，分為切向葉片型和軸向葉片型直流式煤粉燃燒器：按一、二次風(fēng)噴口的布置方式分為均等配風(fēng)、分級配風(fēng)和側(cè)二次風(fēng)等。煤粉爐燃燒的基本要求：組織良好的空氣動力場，使煤粉氣流能夠及時(shí)穩(wěn)定地著火；著火以后，一、二次風(fēng)能及時(shí)合理混合，確保較高的燃燒效率；爐

14、內(nèi)溫度場及熱負(fù)荷均勻，火焰在爐內(nèi)的充滿程度好，且不會沖墻貼壁，避免結(jié)渣和高溫腐蝕；有較好的燃料適應(yīng)性和負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍，運(yùn)行可靠；阻力較??；能減少NOx的生成，減少對環(huán)境的污染。對于大型煤粉鍋爐，爐膛的深度和寬度較大，宜采用矩形噴口燃燒器。因?yàn)橛捎诖笮兔悍坼仩t爐膛深度和寬度較大，必須保證射流具有足夠的穿透深度，因此，射流衰減速度必須降低。為了減弱射流速度的衰減，宜采用直流式煤粉燃燒器。根據(jù)動量守恒原理，射流每個(gè)斷面上的動量總和不變，射流范圍擴(kuò)大，卷入射流的氣體量增加，射流流速就會衰減。但是，如果繼續(xù)降低射流的衰減速度，則可采用噴口是扁矩形的噴口燃燒器，此時(shí)起主要作用的是矩形兩個(gè)短邊，擴(kuò)散角很小，只

15、能從氣流外邊緣的邊界層卷吸熱煙氣，射流卷吸能力差，被帶入射流的周圍氣體數(shù)量少，早期混合較弱；燃燒器結(jié)構(gòu)簡單，通風(fēng)阻力小，氣流出口速度高，射流動量大，剛性大，衰減較慢，射流穿透深度大，氣流在爐內(nèi)的后期混合較好。改進(jìn)煤粉燃燒的措施有哪些？Ø 一、二次空氣的比例要合適，考慮兩個(gè)方面：ü 一次風(fēng)攜帶煤粉噴入燃燒室或窯爐并供逸出的揮發(fā)分燃燒(15%-30%)；ü 二次風(fēng)供給焦炭和殘留揮發(fā)分燃燒所需的氧量，保證完全燃燒。ü 煤粉制備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及窯爐的特點(diǎn)。Ø 一、二次空氣的溫度ü 一次風(fēng)的溫度150，以防止煤粉發(fā)生爆炸；ü 二次風(fēng)的

16、溫度不受限制（盡量高）。Ø 控制適當(dāng)?shù)倪^?？諝庀禂?shù)ü 過?？諝庀禂?shù)一般為。Ø 控制合適的一次風(fēng)噴出速度，組織良好的空氣動力場，促使煤粉與空氣強(qiáng)烈、均勻地混合。Ø 制備細(xì)度合格、粒度均勻的煤粉ü 20-70µm。揮發(fā)分高的煤或質(zhì)地疏松的煤，其粒度可以稍大些；無煙煤或硬質(zhì)煤，粒度就要小些。煤粉細(xì)度一般控制為0.08mm方孔篩篩余8%-15%左右。試簡述旋風(fēng)燃燒的原理及優(yōu)缺點(diǎn)？原理：利用旋風(fēng)分離器的工作原理，使燃料空氣流沿燃燒室內(nèi)壁的切線方向，以高達(dá)100200m/s的速度作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。較細(xì)的煤粉在旋風(fēng)筒中作懸浮燃燒，較大的顆粒在離心力的作用

17、下甩向筒壁，燃料顆粒在強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)氣流中和空氣緊密接觸、良好混合，迅速著火燃燒。特點(diǎn)：改善了燃料和空氣的混合條件，大大增加了相對速度，顯著延長了燃料在爐內(nèi)的停留時(shí)間，擴(kuò)散摻混和燃燒過程強(qiáng)烈，燃燒效率高達(dá)99以上；可在低過量空氣下燃燒(1.05)；可燃用粗煤粉(R90=6570%)；燃燒強(qiáng)度大，爐內(nèi)熱負(fù)荷高達(dá)1225×106 kJ/m3，所以可大大減小爐膛體積；燃燒溫度高，煙氣中NOx濃度高；由于燃燒溫度高，所以采用液態(tài)排渣，從而帶來液態(tài)排渣的問題：析鐵、氫爆危險(xiǎn)、高溫腐蝕、粘結(jié)灰等。試簡述沸騰燃燒的原理及特點(diǎn)？原理：利用空氣動力使煤在沸騰床層內(nèi)以流化態(tài)形式完成燃燒、傳熱和傳質(zhì)的反應(yīng)過程。

18、沸騰燃燒所燃用的煤的粒度一般為810mm以下(平均粒徑2mm)，大部分為0.23mm的碎屑。運(yùn)行時(shí)，剛加入的煤粒受到氣流的作用而迅速與灼熱料層中的灰渣粒子強(qiáng)烈混合，并與之一起上下翻滾運(yùn)動，從而迅速升溫并著火燃燒。特點(diǎn)：低溫燃燒，在8501050的溫度范圍內(nèi)能夠穩(wěn)定、高效燃燒，燃燒效率達(dá)99。同時(shí)，燃燒所需空氣可以分一、二次風(fēng)分別供給，分段組織燃燒，可以控制NOx排放，NOx排放低；燃料適應(yīng)性好，可燒劣質(zhì)燃料；將石灰石噴入床內(nèi)，可爐內(nèi)脫硫，脫硫效率高達(dá)80-90%，SOx排放低；負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大；爐內(nèi)傳熱、傳質(zhì)強(qiáng)，溫度均勻性好；磨損大，飛灰多，需要除塵裝置。為什么沸騰燃燒具有燃料適應(yīng)性廣的特點(diǎn)？燃

19、料適應(yīng)性廣，可以燃燒劣質(zhì)煤(熱值低的石煤、煤矸石、劣質(zhì)煙煤和劣質(zhì)無煙煤、劣質(zhì)褐煤)，原因是鼓泡床中有大量的熾熱料層作為熱源，相比床料來說，新加入的煤量很少(5%)，床層內(nèi)煤粒和床料在沸騰段內(nèi)劇烈混合，很容易加熱到著火溫度；沸騰段碳量分布均勻，空氣和煤粒的混合和接觸情況良好；煤粒在沸騰段停留時(shí)間長。為何要控制沸騰爐燃燒的氣流速度 ？氣流速度降低，造成的夾帶和揚(yáng)析減少，以減少飛灰熱損失，提高燃燒效率；氣流速度降低，有利于減少料層內(nèi)的混合強(qiáng)度，降低顆粒之間的摩擦，這樣可以一定程度上控制小顆粒的產(chǎn)生機(jī)會；氣流速度降低，有利于降低顆粒對沸騰段埋管的磨損。但是，氣流速度必須保證床內(nèi)處于良好的流化狀態(tài)。循環(huán)流化床燃燒的優(yōu)點(diǎn)是什么？存在的問題是什么？優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行