煤粉細(xì)度濃度對燃燒影響

關(guān)于煤粉細(xì)度濃度對燃燒影響第1頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五目錄煤粉的性質(zhì)1煤的著火與燃燒特性2煤粉氣流的著火與燃燒3煤粉細(xì)度與濃度對燃燒的影響研究4第2頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五煤粉的一般性質(zhì)煤粉細(xì)度Rx煤粉均勻性系數(shù)n煤的可磨性系數(shù)四個(gè)方面第一章煤粉的性質(zhì)第3頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五

形狀不規(guī)則:d<500μｍ20～30μｍ多。

良好的流動性:表面積大，表面吸附大量的空氣,輸送方便。

自燃和爆炸性：吸附了大量空氣，緩慢氧化，溫升，達(dá)著火溫度自燃。適當(dāng)?shù)臈l件下引起爆炸。

爆炸三個(gè)必要條件：可燃物濃度，氧，點(diǎn)火能量。

水分的影響：煤粉水分影響流動性與爆炸性。水分高：流動性差，易堵，粉倉搭橋。影響著火與燃燒。水分低：自燃與爆炸。干燥耗能增加。煤粉的一般性質(zhì)第4頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五煤粉的細(xì)度Rx（Dx）

用具有標(biāo)準(zhǔn)篩孔尺寸的篩子進(jìn)行篩分測定。如篩孔邊長為xμm，煤粉過篩后，漏下去的煤粉質(zhì)量為b，留在篩子上的煤粉質(zhì)量為a，則煤粉細(xì)度可用篩子上的剩余率或通過率表示Rx越小，則煤粉越細(xì)煤粉經(jīng)濟(jì)細(xì)度

熱損失q4、制粉電耗qdh、磨煤設(shè)備金屬部件磨損qms之和為最小時(shí)的煤粉細(xì)度其中n是表示煤粉顆粒分布的均勻性系數(shù)煤粉細(xì)度Rx第5頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五R200<R90，

n為正值；當(dāng)R90一定時(shí)，n值越大，則R200越小，說明煤粉中過粗的煤粉較少；當(dāng)R200一定時(shí)，n值越大，則R90越大，說明煤粉中過細(xì)的煤粉較少。n值越大，煤粉中過粗和過細(xì)的煤粉均較少，即煤粉粒度分布較均勻。n取決于磨煤機(jī)和粗粉分離器的型式，一般取n=0.8～1.2。煤粉均勻性系數(shù)n第6頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五

煤的可磨性系數(shù)表示煤磨成一定細(xì)度的煤粉的難易程度。全蘇熱工研究所（BTH）

在風(fēng)干狀態(tài)下將質(zhì)量相等的標(biāo)準(zhǔn)煤和試驗(yàn)煤由相同的粒度磨制成相同的細(xì)度時(shí)，消耗的能量之比

<1.2為難磨煤>1.5為易磨煤哈氏可磨性指數(shù)HGIHGI<62為難磨煤HGI>

86為易磨煤

與HGI之間關(guān)系煤的可磨性系數(shù)第7頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五第二章煤的著火與燃燒特性

內(nèi)容簡介著火與燃燒特性的概念燃燒特性指標(biāo)燃料特性指標(biāo)揮發(fā)分對燃燒的影響煤粉氣流著火指數(shù)與揮發(fā)分間關(guān)系著火難易指標(biāo)煤粉濃度對煤粉氣流著火指數(shù)影響煤的燃燼特性第8頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五著火

由緩慢的氧化反應(yīng)迅速過渡到劇烈自動加速反應(yīng)過程，反應(yīng)系統(tǒng)的溫度出現(xiàn)階躍性升高。燃燒特性

反映燃料著火難易、燃燒穩(wěn)定性、燃燒速度、燃燒效率、不同階段燃燒動力學(xué)規(guī)律的燃燒技術(shù)指標(biāo)。著火與燃燒特性的概念第9頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五燃燒特性指標(biāo)工程上采用一些技術(shù)指標(biāo)定性、近似描述煤的著火與燃燒特性。燃料特性指標(biāo)著火難易指標(biāo)各種燃料在不同條件下燃燒反應(yīng)動力學(xué)的準(zhǔn)確數(shù)學(xué)描述，即阿累尼烏斯定律中K0、E的準(zhǔn)確數(shù)學(xué)描述。熱解特性指標(biāo)燃燼性指標(biāo)第10頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五燃料特性指標(biāo)Vdaf：C/H：FC/Vdaf：越高，著火越容易，燃燒穩(wěn)定性越好。越高，煤化程度越高，著火越難。越高，煤中的揮發(fā)分相對含量越低，著火越困難。第11頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五Vdaf

煤著火溫度、燃燒穩(wěn)定性及燃燒效率的重要指標(biāo)。燃燒過程中實(shí)際釋放的Vdaf量、成分有別于工業(yè)分析中得到的Vdaf，其控制因素：煤種特性加熱環(huán)境的溫度加熱時(shí)間的長短煤粉顆粒的直徑Vdaf

煤齡越長，Vdaf越小。T越高，Vdaf越大。時(shí)間越長，Vdaf越大。煤粉越細(xì)，Vdaf越大。第12頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五揮發(fā)分對燃燒的影響Vdaf（%,）揮發(fā)分對著火溫度的影響著火溫度（℃）Vdaf(%)揮發(fā)分對穩(wěn)燃負(fù)荷的影響第13頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五煤粉氣流著火指數(shù)與揮發(fā)分間的關(guān)系FI(℃)第14頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五煤的反應(yīng)活化能E：

燃料的反應(yīng)活化能越低，著火越容易，燃燒速度越快；著火溫度Ti：

煤粉粒子或煤粉氣流開始著火燃燒時(shí)的溫度，為著火溫度。著火的顯著標(biāo)志就是反應(yīng)系統(tǒng)的溫度一階躍升高。著火指數(shù)FI：制取200×400目窄篩分煤粉試樣，使煤粉高度離散地緩慢通過熾熱的試驗(yàn)爐膛，取能使煤粉顆粒著火的最低爐膛溫度為煤粉顆粒的著火指數(shù)。著火難易指標(biāo)第15頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五煤粉濃度對煤粉氣流著火指數(shù)(℃)的影響第16頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五煤的燃燼特性煤粒從著火開始至完全燃燒時(shí)所需的時(shí)間t；從著火開始，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)所燃燼的份額r。燃燼特性通常在差熱天平中通過TG曲線得到。影響燃燼特性的主要因素：細(xì)度燃燒溫度氧氣濃度煤種第17頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五第三章煤粉氣流的著火與燃燒

影響燃燒穩(wěn)定性的因素煤粉燃燒的一般過程煤粒子的著火機(jī)理與燃燒物理模型燃燒穩(wěn)定性的理論解釋煤粉氣流的燃燒穩(wěn)定性（著火與熄火）燃燒過程中煤粒型態(tài)變化物理模型第18頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五煤粉噴入爐內(nèi)后，煤粉粒子經(jīng)歷的過程：

加熱升溫

水分析出

揮發(fā)分析出

揮發(fā)分著火燃燒

焦碳著火、燃燒與燃燼揮發(fā)分的析出、著火燃燒，對煤粉氣流的著火與燃燒穩(wěn)定性具有重要的影響；焦碳的燃燒過程決定了煤燃燒過程的長短與燃燒效率。煤粉燃燒的一般過程第19頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五煤粒子的著火機(jī)理與燃燒物理模型煤粒煤粒子周圍揮發(fā)分的濃度較低煤粒子周圍揮發(fā)分的濃度較高，達(dá)到著火所需的最低濃度煤粒子周圍的揮發(fā)分著火燃燒揮發(fā)分火焰焦碳煤粒第20頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五燃燒過程中煤粒型態(tài)變化物理模型縮核模型：等徑模型：爆裂模型：第21頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五小的煤粉顆粒比大顆粒更易于著火；不能熱分解的物質(zhì)，著火發(fā)生于表面；完全熱分解的物質(zhì)，著火發(fā)生于氣相；煤粉粒子為部分熱分解物質(zhì)，其著火方式取決于粒徑、揮發(fā)分含量、環(huán)境氧濃度等因素的影響，既可能發(fā)生氣相著火、固相著火、氣固兩相同時(shí)著火。基本結(jié)論第22頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五煤粉氣流的燃燒穩(wěn)定性（著火與熄火）穩(wěn)定性概念傳統(tǒng)的穩(wěn)定性概念控制理論的穩(wěn)定性概念即燃料在某一熱力環(huán)境中燃燒時(shí)燃燒過程能連續(xù)不斷地進(jìn)行，外觀表現(xiàn)為火焰不熄火。將燃燒室視為一控制系統(tǒng)，當(dāng)這個(gè)系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)(如燃料特性、風(fēng)煤配比、氣流初始溫度等)在一個(gè)有界的范圍內(nèi)變化時(shí)，如果該系統(tǒng)的輸出(如放熱量、燃燒室內(nèi)的溫度等)能維持在一個(gè)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，則該系統(tǒng)是穩(wěn)定的，即燃燒是穩(wěn)定的。第23頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五著火溫度理論： 當(dāng)燃料與氧化劑在不同的化學(xué)當(dāng)量配比條件下，其著火溫度是不同的，其內(nèi)在原因可從反應(yīng)活化能與質(zhì)量作用角度來解釋。在某一瞬間，燃燒穩(wěn)定的條件為：

Te—燃燒室的環(huán)境溫度；

Ti—燃料的著火溫度。

此時(shí)的穩(wěn)定性指標(biāo)即為燃燒室內(nèi)的溫度水平。燃燒穩(wěn)定性的理論解釋第24頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五燃料性質(zhì)

——燃料性質(zhì)、煤粉細(xì)度；燃燒室內(nèi)的溫度水平；燃燒室的散熱條件；煤粉氣流的初溫；風(fēng)煤配比；燃燒器的氣動特性；影響燃燒穩(wěn)定性的因素第25頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五第四章

煤粉細(xì)度與濃度對燃燒的影響研究煤粉細(xì)度對燃燒特性的影響煤粉細(xì)度對燃盡率的影響煤粉濃度對著火的影響煤粉細(xì)度對著火的影響第26頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五煤質(zhì)情況

機(jī)組實(shí)際燃燒用褐煤，煤的工業(yè)分析及元素分析見表1煤粉濃度對著火的影響研究第27頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五模擬工況模擬運(yùn)行中的關(guān)鍵參數(shù)的變化對點(diǎn)火過程的影響，包括高溫空氣速度、一次風(fēng)速、一次風(fēng)煤粉濃度、煤粉細(xì)度等。煤粉濃度對著火的影響研究表2各工況入口條件的選取第28頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五數(shù)學(xué)模型

對于氣相湍流模型，本文使用標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程模型。在三維直角坐標(biāo)系，控制方程統(tǒng)一形式為：煤粉濃度對著火的影響研究第29頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五煤粉濃度對著火的影響研究圖1不同煤粉濃度下煙氣溫度沿軸向趨勢第30頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五圖1為稍偏離中心線，y=?0.04m時(shí)煙氣溫度在不同煤粉濃度下沿軸向變化趨勢。由于高溫空氣與煤粉氣流溫差較大，在與煤粉氣流混合時(shí)其溫度略有降低；隨著煤粉脫出揮發(fā)分及揮發(fā)分的著火燃燒，周圍煙氣溫度又開始升高；當(dāng)煙氣溫度突升時(shí)，煤粉開始著火，本文以煙氣溫度突升時(shí)所對應(yīng)的距離為著火距離。煤粉濃度對著火的影響研究第31頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五煤粉濃度對著火的影響研究圖2煤粉濃度與著火距離的關(guān)系第32頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五從圖2可以看出，隨著煤粉濃度的增加，著火距離首先減小，當(dāng)煤粉濃度為0.8kg/kg時(shí)降為最低，然后又隨煤粉濃度的升高而增加。這主要因?yàn)槊悍蹪舛鹊蜁r(shí)，煤熱解釋放出的揮發(fā)分含量較少，其燃燒放出的熱量較少；隨著煤粉濃度繼續(xù)增加，煤粉釋放的揮發(fā)分足夠多，其燃燒產(chǎn)生的熱量可以快速加熱煤粉氣流，使得著火距離縮短，煤粉濃度為0.8時(shí)著火距離降至最短；煤粉濃度繼續(xù)升高，其升溫所需熱量隨之增加，不利于揮發(fā)分的析出，致使其著火距離延長。煤粉濃度對著火的影響研究第33頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五保持其他條件不變，改變煤粉細(xì)度從平均粒徑34μm增加到81μm，求得煤粉細(xì)度與著火距離的關(guān)系(圖3)。煤粉細(xì)度對著火的影響第34頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五煤粉細(xì)度對著火的影響圖3煤粉細(xì)度與著火距離關(guān)系第35頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五從圖3可以看出隨著煤粉平均粒徑增大，著火推遲；但太小的煤粉粒徑并沒使著火顯著提前，且煤粉細(xì)度受到磨煤機(jī)和其它現(xiàn)場條件的制約，合理的煤粉平均粒徑為50~70μm。煤粉細(xì)度對著火的影響第36頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較將數(shù)值模擬部分結(jié)果圖2與實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果進(jìn)行了比較，如圖4所示煤粉濃度對著火的影響規(guī)律。2種方法所得結(jié)果趨勢相同。圖4實(shí)驗(yàn)所得煤粉濃度與著火溫度的關(guān)系第37頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)一級筒入口的煤粉濃度為0.8kg/kg時(shí)著火距離最短；合理的煤粉平均粒徑為50~70μm。結(jié)論第38頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五試驗(yàn)方法試驗(yàn)采用兩種煤種,利用沉降爐進(jìn)行燃燒試驗(yàn),以考察不同煤種以不同比例混合得到的配煤著火、燃燒、燃盡、結(jié)渣以及污染排放特性。以爐膛溫度1300℃、過量空氣系數(shù)1.2、煤粉細(xì)度R90=10%作為主要試驗(yàn)條件,研究各種配煤的燃燒特性;針對不同的煤粉細(xì)度(R90=5%、10%、20%)，得到配煤的燃燒特性及其影響因素。煤粉細(xì)度對燃盡率的影響的研究第39頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五煤粉細(xì)度變化對燃燒特性影響的試驗(yàn)條件見表3煤粉細(xì)度對燃盡率的影響的研究第40頁，共45頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)30分，星期五隨著煤粉粒度減少,即煤粉細(xì)度R90由20%、10%減小到5%,飛灰含碳量由7.71%、