燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)

第三章燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)本章主要內(nèi)容：1.煤粒的燃燒；2.煤粒和碳粒的燃燒速度；3.煤粉的著火和燃燒過(guò)程。12/11/20221沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!第三章燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)燃燒一般是指燃料與氧化劑進(jìn)行的劇烈化學(xué)反應(yīng)。燃料與氧化劑可以是同一形態(tài)的，如氣體燃料在空氣中的燃燒，稱(chēng)為單相（均相）燃燒；燃料與氧氣劑也可以是不同形態(tài)的，如固體燃料在空氣中的燃燒，稱(chēng)為多相燃燒。電廠(chǎng)鍋爐主要燃料是煤，使用空氣作燃料的氧化劑。

12/11/20222沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!制粉系統(tǒng)制好的煤粉在氣流輸送下，經(jīng)燃燒器的一次風(fēng)口送入爐膛；助燃的二次風(fēng)經(jīng)燃燒器的二次風(fēng)口進(jìn)入爐膛；燃燒器將煤粉與空氣合理混合，在爐膛空間懸浮燃燒。12/11/20223沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!直流燃燒器④灰粒在水冷壁上堆積形成結(jié)渣④③①燃燒器爐膛水冷壁②12/11/20224沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!直流燃燒器12/11/20225沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!旋流燃燒器12/11/20226沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!二、固體燃料燃燒過(guò)程中的基礎(chǔ)是碳的燃燒：原因：①焦炭中碳是可燃質(zhì)的主要部分；②焦炭著火最晚，燃燒時(shí)間最長(zhǎng)，決定整個(gè)粒子的燃燒時(shí)間；③焦炭中碳燃燒放熱量占燃料放熱量比例最大，可達(dá)40%-90%，它的發(fā)展對(duì)其他階段的進(jìn)行有決定性的影響。12/11/20227沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!2.同時(shí)進(jìn)行說(shuō)：加熱速度快時(shí)揮發(fā)分析著火與碳的著火燃燒幾乎同時(shí)進(jìn)行，甚至微小的顆粒先著火，然后才是揮發(fā)分析出和著火燃燒；揮發(fā)分的析出和著火貫穿燃燒的整個(gè)過(guò)程；快速加熱形成的焦碳與慢速加熱形成的焦碳在空隙率結(jié)構(gòu)方面有較大的差別。12/11/20228沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!五、灰分對(duì)煤粒燃燒的影響焦炭中的灰分均勻分布，當(dāng)焦炭從外表面到中心一層一層燃燒的過(guò)程中，外層的內(nèi)在灰分裹在內(nèi)層焦炭上，形成一層灰殼；灰殼或渣殼會(huì)阻礙氧向焦炭表面擴(kuò)散，使燃盡時(shí)間拖長(zhǎng)，燃燒變慢；灰分影響表現(xiàn)在內(nèi)在灰分上，單獨(dú)存在的絕大部分外在灰分對(duì)可燃層的燃盡不產(chǎn)生直接的阻礙作用。12/11/20229沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!第二節(jié)煤粒和碳粒的燃燒過(guò)程和燃燒速度炭粒表面的多相燃燒大致包括如下幾個(gè)過(guò)程：（1）參加燃燒的氧從周?chē)h(huán)境擴(kuò)散到炭粒反應(yīng)表面；（2）氧被炭粒表面吸附；（3）在炭粒表面進(jìn)行燃燒化學(xué)反應(yīng)；（4）燃燒產(chǎn)物由炭粒表面解吸附；（5）燃燒產(chǎn)物離開(kāi)炭粒表面，擴(kuò)散到周?chē)h(huán)境中。見(jiàn)圖3-312/11/202210沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!一、化學(xué)反應(yīng)速度1、含義：化學(xué)反應(yīng)速度通常是指單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加。多相燃燒用氧化劑濃度變化表示化學(xué)反應(yīng)速度，如果以表示按氧化劑B計(jì)算的化學(xué)反應(yīng)速度，則：

12/11/202211沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!（2）壓力對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響分子運(yùn)動(dòng)論認(rèn)為，氣體壓力是氣體分子撞擊容器壁面的結(jié)果。在溫度和容積不變的條件下，反應(yīng)物壓力高，意味著反應(yīng)物濃度大，因此化學(xué)反應(yīng)速度就快。12/11/202212沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!活化能：為使某一化學(xué)反應(yīng)能夠進(jìn)行，分子所需的最低能量稱(chēng)為活化能，用E表示?；罨肿樱耗芰窟_(dá)到或超過(guò)活化能的分子稱(chēng)為活化分子?；罨肿又g的碰撞才是有效碰撞，反應(yīng)只能在活化分子之間進(jìn)行。12/11/202213沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!（4）連鎖反應(yīng)在很多燃燒化學(xué)反應(yīng)中，實(shí)際反應(yīng)速度遠(yuǎn)高于按照質(zhì)量作用定律和阿累尼烏斯定律計(jì)算出的速度，經(jīng)過(guò)分析，人們發(fā)現(xiàn)了連鎖反應(yīng)和催化作用的影響。連鎖反應(yīng):燃料的燃燒化學(xué)反應(yīng)速度并不是按化學(xué)反應(yīng)方程式那樣一步完成的，在氣體燃料燃燒反應(yīng)過(guò)程中，可以自動(dòng)產(chǎn)生一系列活化中心，這些活化中心不斷繁殖，使反應(yīng)由一系列中間過(guò)程組成，整個(gè)燃燒反映就像鏈一樣一節(jié)一節(jié)傳遞下去，這種反應(yīng)就被稱(chēng)為連鎖反應(yīng)。連鎖反應(yīng)的過(guò)程：12/11/202214沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!二、氧的擴(kuò)散速度

1、含義：炭粒與氧的燃燒化學(xué)反應(yīng)是在炭粒表面進(jìn)行的，化學(xué)反應(yīng)消耗部分氧后，炭粒反應(yīng)表面氧濃度小于周?chē)橘|(zhì)中的氧濃度，因?yàn)檫@種濃度差，周?chē)h(huán)境的氧就不斷向炭粒表面擴(kuò)散。表示此過(guò)程的快慢程度就稱(chēng)為氧的擴(kuò)散速度。2、擴(kuò)散速度計(jì)算公式：氧的擴(kuò)散速度不僅與氧的濃度差成正比；還與炭粒直徑及氣流與炭粒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。12/11/202215沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!三、燃燒區(qū)域氧的擴(kuò)散速度和燃燒化學(xué)反應(yīng)速度與溫度之間的關(guān)系如圖3-4所示。按照化學(xué)反應(yīng)條件與氣體擴(kuò)散條件對(duì)燃燒速度影響的不同，燃燒過(guò)程分為動(dòng)力燃燒、過(guò)渡燃燒、擴(kuò)散燃燒三種不同區(qū)域折算速度（表觀(guān)反應(yīng)速度）：式3-16折算速度系數(shù)（表觀(guān)反應(yīng)速度系數(shù)）：式3-1712/11/202216沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!2．?dāng)U散燃燒區(qū)當(dāng)溫度很高時(shí)（大于1400℃），化學(xué)反應(yīng)速度常數(shù)隨溫度的升高而急劇增大，化學(xué)反應(yīng)速度遠(yuǎn)大于氧的擴(kuò)散速度，這種燃燒反應(yīng)溫度區(qū)稱(chēng)為擴(kuò)散燃燒區(qū)。在擴(kuò)散燃燒區(qū)內(nèi)，改善擴(kuò)散混合條件，加大氣流與炭粒的相對(duì)速度、減少炭粒直徑都可提高燃燒速度。3．過(guò)渡燃燒區(qū)介于上述兩種燃燒區(qū)之間的溫度區(qū)，化學(xué)反應(yīng)速度常數(shù)的與氧的擴(kuò)散速度系數(shù)處于同一數(shù)量級(jí)，這時(shí)化學(xué)反應(yīng)速度和氧的擴(kuò)散速度都對(duì)燃燒速度的影響相當(dāng)。這個(gè)燃燒反應(yīng)溫度區(qū)稱(chēng)為過(guò)渡燃燒區(qū)。在過(guò)渡燃燒區(qū)內(nèi)，既要改善化學(xué)反應(yīng)條件，提高反應(yīng)系統(tǒng)溫度，又要改善氧的擴(kuò)散混合條件，強(qiáng)化擴(kuò)散，才能使燃燒速度加快。12/11/202217沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!四、碳粒的燃燒1.燃燒機(jī)理：在碳粒的吸附表面進(jìn)行的多相燃燒反應(yīng)。一次反應(yīng)：式3-26；一次產(chǎn)物二次反應(yīng)：式3-27；二次產(chǎn)物12/11/202218沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!第三節(jié)煤粉氣流的著火和燃燒過(guò)程燃燒過(guò)程：煤粉氣流經(jīng)燃燒器噴入爐膛，在懸浮形態(tài)下燃燒形成煤粉火炬，煤粉的燃燒過(guò)程可分為以下兩個(gè)階段：1．著火前的準(zhǔn)備階段：吸熱階段2．燃燒階段：又可細(xì)化為劇烈燃燒階段和燃盡階段兩個(gè)部分。劇烈燃燒階段：時(shí)間短，大量可燃質(zhì)在此階段燒盡；燃盡階段：時(shí)間較長(zhǎng)，燃燒溫度低，減少不完全燃燒程度。12/11/202219沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!一、熱力著火（一）著火與著火溫度著火是燃燒的準(zhǔn)備階段，當(dāng)燃料溫度達(dá)到一定程度時(shí)，由緩慢的氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)變到劇烈的氧化反應(yīng)，這一瞬間現(xiàn)象稱(chēng)之為燃料著火。燃料開(kāi)始發(fā)生劇烈氧化反應(yīng)（即著火）時(shí)所需的最低溫度稱(chēng)為燃料的著火溫度或著火點(diǎn)。12/11/202220沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!測(cè)試設(shè)備燃料著火溫度℃煤粉氣流著火溫度測(cè)試設(shè)備褐煤Vdaf=50%550煙煤Vdaf=40%650煙煤Vdaf=30%750煙煤Vdaf=20%840貧煤Vdaf=14%900無(wú)煙煤Vdaf=4%1000揮發(fā)分越高的煤，著火溫度越低，即越容易著火；揮發(fā)分越低的煤，著火溫度越高，越不容易著火。

12/11/202221沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!1、著火熱：煤粉混合物進(jìn)入爐膛后，將煤粉氣流加熱到著火溫度所需的熱量稱(chēng)為著火熱。它包括加熱煤粉及空氣（一次風(fēng)）、使煤粉氣流中水分蒸發(fā)和過(guò)熱所需要的熱量。2．著火熱的來(lái)源煤粉氣流著火熱來(lái)源有兩個(gè)方面：一方面是卷吸爐膛高溫?zé)煔舛a(chǎn)生的對(duì)流換熱，另一方面是爐內(nèi)高溫火焰的輻射換熱。兩者之中對(duì)流換熱是主要的。12/11/202222沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!（2）著火時(shí)間：煤粉在爐內(nèi)停留時(shí)間（從燃燒器出口至爐膛出口）大約只有2～3秒。故組織燃燒時(shí)要使煤粉氣流能盡快著火。一方面要盡量降低煤粉的著火熱，另一方面就要盡快提供著火熱。劣質(zhì)煤著火燃燒較為困難，為使煤粉盡快著火，可提高進(jìn)入爐膛的煤粉氣流初溫來(lái)降低著火熱，同時(shí)通過(guò)合理組織爐內(nèi)燃燒工況，盡快供給著火熱。（劣質(zhì)煤：兩方面含義。發(fā)熱量低、高灰分、高水分、高硫分；發(fā)熱量高，但是揮發(fā)分很低著火溫度高難于燃燒的無(wú)煙煤。）12/11/202223沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁(yè)!1．燃料的性質(zhì)揮發(fā)分：含量低，煤粉氣流的著火溫度高，著火熱增大，著火所需時(shí)間長(zhǎng)，著火點(diǎn)離燃燒器噴口的距離也增大。水分：水分大，著火熱也隨之增大，爐內(nèi)溫度水平降低，從而使煤粉氣流卷吸的煙氣溫度以及火焰對(duì)煤粉汽流的輻射熱也相應(yīng)降低，對(duì)著火不利?；曳郑夯曳衷谌紵^(guò)程中不能放熱還要吸熱，灰分在著火和燃燒過(guò)程中使得爐內(nèi)煙氣溫度降低，同樣使煤粉氣流的著火推遲，并進(jìn)一步影響了著火的穩(wěn)定性。煤粉細(xì)度：煤粉愈細(xì)，著火愈容易。（這是因?yàn)樵谕瑯拥拿悍蹪舛认?，煤粉愈?xì)，進(jìn)行燃燒反應(yīng)的表面積就會(huì)越大，而煤粉本身的熱阻卻減小，在加熱時(shí)，細(xì)煤粉的溫升速度就比粗煤粉要快，這樣就可以加快化學(xué)反應(yīng)速度，更快地著火。）12/11/202224沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁(yè)!3．煤粉氣流的初溫提高初溫，可減少著火熱，使煤粉盡快著火。燃用低揮發(fā)分煤時(shí)，常采用高溫的熱空氣作為一次風(fēng)來(lái)輸送煤粉，即采用熱風(fēng)送粉系統(tǒng)。

12/11/202225沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁(yè)!（2）風(fēng)速：一次風(fēng)速過(guò)高，通過(guò)單位截面積的流量增大，勢(shì)必降低煤粉氣流的加熱速度，使著火距離加長(zhǎng)。一次風(fēng)速過(guò)低時(shí)，著火提前，可能燒壞燃燒器噴口，還可能出現(xiàn)煤粉管道堵塞等故障。故有一個(gè)最適宜的一次風(fēng)速，它與煤種及燃燒器型式有關(guān)。二次風(fēng)速：二次風(fēng)速高于一次風(fēng)速，以加強(qiáng)氣流的擾動(dòng)。12/11/202226沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁(yè)!12/11/202227沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁(yè)!6．鍋爐負(fù)荷鍋爐負(fù)荷降低時(shí)，送進(jìn)爐內(nèi)的燃料消耗量相應(yīng)減少，而水冷壁總的吸熱量雖然也減少，但減少的幅度較小，相對(duì)于單位質(zhì)量燃料來(lái)說(shuō)，水冷壁的吸熱量反而增加了。致使?fàn)t膛平均煙溫下降，燃燒器區(qū)域的煙溫也降低，因而對(duì)煤粉氣流的著火是不利的。當(dāng)鍋爐負(fù)荷降到一定程度時(shí)，就會(huì)危及著火的穩(wěn)定性，甚至可能熄火。因此，著火穩(wěn)定性條件常常限制了煤粉鍋爐負(fù)荷的調(diào)節(jié)范圍，低負(fù)荷穩(wěn)燃常常成為衡量一個(gè)鍋爐燃燒器性能的重要指標(biāo)。12/11/202228沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁(yè)!四、強(qiáng)化煤粉氣流燃燒的措施（一）提高熱風(fēng)和一次風(fēng)溫度提高熱風(fēng)溫度有助于提高爐膛溫度水平，對(duì)加速煤粉的著火與燃燒十分有利。提高一次風(fēng)溫可降低著火熱，加快煤粉著火時(shí)間。例如，燒無(wú)煙煤時(shí)，熱風(fēng)溫度可達(dá)400℃左右，這是由于無(wú)煙煤著火溫度高，提高一次風(fēng)溫，可使煤粉著火熱降低，同時(shí)高的熱風(fēng)溫度可保證燃燒溫度水平，加強(qiáng)著火燃燒。

12/11/202229沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁(yè)!（三）合理送入二次風(fēng)二次風(fēng)混入一次風(fēng)的時(shí)間要合適。要根據(jù)煤種特點(diǎn)選擇合適的混合時(shí)間，二次風(fēng)最好能按燃燒的需要分批送入。（四）著火區(qū)保持高溫?fù)]發(fā)分的多少對(duì)煤的著火和燃燒影響很大。揮發(fā)分低的煤著火溫度高，因而著火所需的熱量比較多，著火時(shí)間也長(zhǎng)。燃用無(wú)煙煤、貧煤時(shí)，為了能迅速著火，可加強(qiáng)高溫?zé)煔獾木砦?，使更多高溫?zé)煔馀c煤粉氣流強(qiáng)烈混合，來(lái)提高著火區(qū)溫度；此外，在燃燒器附近的水冷壁上敷設(shè)衛(wèi)燃帶，減少水冷壁吸熱，以保持較高的爐溫。揮發(fā)分高的煤，一般著火比較容易，這時(shí)應(yīng)注意著火不要太早，以免造成結(jié)渣和燒壞燃燒器。12/11/202230沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁(yè)!（六）強(qiáng)化燃燒階段和燃盡階段煤粉燃燒過(guò)程基礎(chǔ)是焦炭的燃燒，焦炭燃燒速度決定于兩個(gè)基本因素：溫度因素和氧氣向碳粒表面的擴(kuò)散因素。在爐膛內(nèi)，大部分的細(xì)煤粉在燃燒中心區(qū)燃盡，剩下的少量粗煤粉在燃盡區(qū)繼續(xù)燃燒。在燃燒中心高溫區(qū)，可能在擴(kuò)散燃燒區(qū)進(jìn)行，而在燒盡區(qū)，由于溫度低，燃燒可能在動(dòng)力燃燒區(qū)進(jìn)行。因此對(duì)燃燒中心區(qū)，應(yīng)設(shè)法加強(qiáng)擾動(dòng)混合；對(duì)燃盡區(qū)火炬尾部地帶，則應(yīng)維持足夠高的溫度。12/11/202231沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁(yè)!直流燃燒器④灰粒在水冷壁上堆積形成結(jié)渣12/11/202232沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁(yè)!旋流燃燒器12/11/202233沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁(yè)!節(jié)煤粒的燃燒一、煤粒的燃燒過(guò)程：①煤粒受熱，水分析出；②繼續(xù)受熱，絕大部分揮發(fā)分析出，揮發(fā)分首先著火；③引燃焦炭，繼續(xù)析出殘余揮發(fā)分，揮發(fā)分與焦炭一起燃盡；④形成灰。12/11/202234沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁(yè)!三、煤粒燃燒在碳粒燃燒的基礎(chǔ)上，考慮揮發(fā)分、水分和灰分對(duì)燃燒的影響。有兩種不同觀(guān)點(diǎn)：依次燃燒說(shuō)和同時(shí)進(jìn)行說(shuō)1.依次燃燒說(shuō)：加熱速度慢時(shí)。水分蒸發(fā)、過(guò)熱；揮發(fā)分析出；揮發(fā)分著火燃燒，焦碳著火燃燒，在短時(shí)間內(nèi)大部分可燃質(zhì)燃燒；很少的、剩余的可燃質(zhì)燃燒。12/11/202235沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁(yè)!四、揮發(fā)分在煤粒燃燒中的作用1.揮發(fā)分析出，加熱焦炭粒，為焦炭著火燃燒創(chuàng)造有利條件；2.揮發(fā)分析出，增大了焦炭粒的內(nèi)部空隙和反應(yīng)面積，有利于提高焦炭粒的燃燒速度。揮發(fā)分存在有利于提高整個(gè)煤粒的燃燒速度。12/11/202236沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁(yè)!問(wèn)題：煤粒燃燒重點(diǎn)解決的問(wèn)題是什么？1.燃燒速度；2.燃燒完全程度。授課內(nèi)容安排：煤粒在爐膛內(nèi)停留時(shí)間為1-3秒鐘，燃燒速度將直接影響燃燒的完全程度，故我們先研究煤粒和碳的燃燒速度；再結(jié)合燃燒速度和燃燒程度的影響，研究煤粉的著火和燃燒過(guò)程。12/11/202237沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁(yè)!炭粒燃燒速度是指炭粒單位表面上的實(shí)際反應(yīng)速度，它取決于上述過(guò)程中進(jìn)行得最慢的過(guò)程。吸附和解吸附過(guò)程速度非?？欤士珊雎?。碳的燃燒速度主要決定于氧向炭粒表面的擴(kuò)散速度和在反應(yīng)表面上進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)速度，最終決定于兩者中的較慢者。12/11/202238沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁(yè)!1、影響化學(xué)反應(yīng)速度的因素質(zhì)量作用定律：化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物的濃度成正比。

（1）濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響化學(xué)反應(yīng)是在一定條件下，反應(yīng)物分子之間彼此碰撞而產(chǎn)生的，分子在單位時(shí)間內(nèi)的碰撞次數(shù)越多，則化學(xué)反應(yīng)速度越快。分子碰撞次數(shù)決定于單位容積中反應(yīng)物的分子數(shù)，即物質(zhì)濃度。在一定溫度下，反應(yīng)容積不變，增加反應(yīng)物的濃度即可增加反應(yīng)物的分子數(shù)，分子之間的碰撞次數(shù)就會(huì)增多，反應(yīng)速度就會(huì)加快。12/11/202239沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁(yè)!（3）溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響阿累尼烏斯定律反映的是溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度影響的規(guī)律?；瘜W(xué)反應(yīng)是在一定條件下，反應(yīng)分子間發(fā)生碰撞而發(fā)生的，但并不是所有碰撞的分子都可以發(fā)生反應(yīng)，只有那些碰撞能量足以破壞現(xiàn)存化學(xué)鍵并建立新的化學(xué)鍵的碰撞才是有效的。12/11/202240沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁(yè)!溫度一定，活化能越大，活化分子數(shù)就越少，化學(xué)反應(yīng)速度越慢；活化能越小，化學(xué)反應(yīng)速度就越快。不同燃料的活化能是不同，高揮發(fā)分煤的活化能較小，低揮發(fā)分無(wú)煙煤的活化能較大。例如：褐煤92～105MJ/kmol；煙煤117～134MJ/kmol；貧煤、無(wú)煙煤140～147MJ/kmol。實(shí)際的爐內(nèi)燃燒過(guò)程，反應(yīng)物的濃度、爐膛壓力可認(rèn)為基本不變，因此化學(xué)反應(yīng)速度主要與溫度有關(guān)。溫度升高時(shí)，活化分子數(shù)目急劇增多，反應(yīng)速度也隨之加快。故在實(shí)際運(yùn)行中，提高爐膛溫度是加快燃燒反應(yīng)、縮短燃燒時(shí)間的重要方法。12/11/202241沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁(yè)!（5）催化作用在化學(xué)反應(yīng)中，如果將某些物質(zhì)加到反應(yīng)系統(tǒng)中，可以使化學(xué)反應(yīng)速度發(fā)生變化，這種作用稱(chēng)為催化作用，產(chǎn)生催化作用的物質(zhì)稱(chēng)為催化劑。催化劑可以影響化學(xué)反應(yīng)速度，但化學(xué)反應(yīng)卻不能改變催化劑本身。在反應(yīng)過(guò)程中，催化劑雖然也參加化學(xué)反應(yīng)，但在另一個(gè)反應(yīng)中又被還原，所以到反應(yīng)終了時(shí)，它本身的化學(xué)性質(zhì)并未發(fā)生變化。催化作用特點(diǎn)：即催化劑在一定條件下，僅能改變化學(xué)反應(yīng)的速度，而不能改變反應(yīng)在該條件下可能進(jìn)行的限度。例如：少量水蒸汽在CO和氧氣的反應(yīng)中起到催化劑的作用。12/11/202242沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁(yè)!3、影響擴(kuò)散速度的因素：氣流與炭粒的相對(duì)速度越大，擾動(dòng)就越劇烈，氧向炭粒表面的擴(kuò)散速度就越大，同時(shí)燃燒產(chǎn)物離開(kāi)炭粒表面擴(kuò)散出去的速度也增大，使氧的擴(kuò)散速度進(jìn)一步加快。炭粒直徑越小，單位質(zhì)量炭粒的表面積越大，與氧的反應(yīng)面積越愈大，化學(xué)反應(yīng)消耗的氧越多，炭粒表面的氧濃度就會(huì)降低，炭粒表面與周?chē)h(huán)境的氧濃度差就越大，使氧的擴(kuò)散速度加快。12/11/202243沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁(yè)!1、動(dòng)力燃燒區(qū)當(dāng)溫度較低時(shí)（小于1000℃），氧的擴(kuò)散速度遠(yuǎn)大于化學(xué)反應(yīng)速度，即，折算速度系數(shù)；燃燒速度主要決定于化學(xué)反應(yīng)速度，這種燃燒反應(yīng)溫度區(qū)稱(chēng)為動(dòng)力燃燒區(qū)。在該燃燒區(qū)內(nèi)，提高溫度是強(qiáng)化動(dòng)力燃燒工況的有效措施。12/11/202244沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁(yè)!增大燃料與周?chē)橘|(zhì)氣流的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度或減少粒子直徑，可增大氧的擴(kuò)散速度。煤粉燃燒過(guò)程中，燃燒可由擴(kuò)散區(qū)移動(dòng)到過(guò)渡區(qū)甚至動(dòng)力區(qū)。只有粗煤粉在爐膛高溫區(qū)才可能處于擴(kuò)散。其他區(qū)域?yàn)閯?dòng)力或過(guò)渡區(qū)，故提高爐膛溫度可強(qiáng)化煤粉燃燒。12/11/202245沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁(yè)!2.不同溫度下的碳粒燃燒過(guò)程：圖3-6低于1200℃；高于1200℃；3.氣流速度影響：圖3-7Re＜100；Re＞100；12/11/202246沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁(yè)!12/11/202247沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁(yè)!★熄火溫度比著火溫度高12/11/202248沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁(yè)!（二）著火熱一次風(fēng)：現(xiàn)代大中容量鍋爐廣泛燃用煤粉，為了使煤粉氣流被更快加熱到煤粉顆粒的著火溫度，總是不把煤粉燃燒所需的全部空氣都與煤粉混合來(lái)輸送煤粉，而只是用其中一部分來(lái)輸送煤粉，這部分空氣稱(chēng)為一次風(fēng)。其余的空氣稱(chēng)為二次風(fēng)（助燃風(fēng)）和三次風(fēng)。12/11/202249沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁(yè)!3、著火距離和著火時(shí)間：（1）著火距離：煤粉氣流最好在離開(kāi)燃燒器約200-300mm處著火，最多不要超過(guò)500mm。著火太遲，會(huì)使火焰中心上移，從而造成爐膛上部結(jié)渣，過(guò)熱蒸汽溫度偏高，不完全燃燒損失增加，嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)造成滅火“打炮”，產(chǎn)生嚴(yán)重事故。著火太早也不好，可能燒壞燃燒器，或造成燃燒器附近結(jié)渣。12/11/202250沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁(yè)!二、影響煤粉氣流著火的因素煤粉空氣混合物經(jīng)燃燒器噴入爐膛后，通過(guò)湍流擴(kuò)散和回流，卷吸周?chē)母邷責(zé)煔?，同時(shí)又受到爐膛四壁及高溫火焰的輻射，被迅速加熱，熱量達(dá)到一定溫度后就開(kāi)始著火。12/11/202251沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁(yè)!2．爐內(nèi)散熱條件減少爐內(nèi)散熱，有利于著火。衛(wèi)燃帶：為了加快和穩(wěn)定低揮發(fā)分煤的著火，在燃燒器區(qū)域用鉻礦砂等耐火材料將部分水冷壁遮蓋起來(lái)，構(gòu)成衛(wèi)燃帶。目的是減少水冷壁吸熱量，即減少燃燒過(guò)程的散熱，提高燃燒器區(qū)域的溫度水平，從而改善煤粉氣流的著火條件。12/11/202252沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁(yè)!4．一次風(fēng)量、一次風(fēng)速和一次風(fēng)與二次風(fēng)的配合（1）風(fēng)量：一次風(fēng)量一般以夠揮發(fā)分燃燒為標(biāo)準(zhǔn)。增加煤粉氣流中的一次風(fēng)量，相應(yīng)增加了著火熱，會(huì)使著火推遲；減小一次風(fēng)量，會(huì)使著火熱顯著降低，有利于著火。但一次風(fēng)量不能過(guò)低，否則會(huì)使煤粉著火燃燒初期得不到足夠的氧，而使燃燒反應(yīng)速度減慢，阻礙著火燃燒的繼續(xù)擴(kuò)展。另外，一次風(fēng)量還要滿(mǎn)足輸粉的要求，過(guò)小的一次風(fēng)量會(huì)造成煤粉堵塞。故一次風(fēng)量一般以夠揮發(fā)分燃燒為標(biāo)準(zhǔn)。一次風(fēng)率：一次風(fēng)率是指一次風(fēng)量占爐膛出口總風(fēng)量的百分?jǐn)?shù)。對(duì)應(yīng)于一種煤，有一個(gè)一次風(fēng)率的最佳值。12/11/202253沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁(yè)!（3）一、二次風(fēng)配合風(fēng)量的配合：一次風(fēng)以夠揮發(fā)分燃燒為度。速度的配合：二次風(fēng)速度高于一次風(fēng)速度，大約是2倍?；旌蠒r(shí)間：通過(guò)燃燒器結(jié)構(gòu)控制混合時(shí)間，揮發(fā)分高時(shí)混合的早些，揮發(fā)分低時(shí)混合的遲些。12/11/202254沈陽(yáng)工程學(xué)院王樹(shù)群動(dòng)本091-2燃燒過(guò)程的理論基礎(chǔ)共59頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁(yè)!5．燃燒器結(jié)構(gòu)特性影響著火快慢的燃燒器結(jié)構(gòu)特性，主要是指一、二次風(fēng)混合的情況。如果一、二次風(fēng)混合過(guò)早，在煤粉氣