固體燃料的燃燒

第七章固體燃料的燃燒煤的燃燒過程燃燒過程：煤的加熱和干燥析出揮發(fā)分和形成焦炭揮發(fā)分和焦炭的著火燃燒灰渣的生成煤的燃燒焦炭燃燒過程不僅與化學(xué)反應(yīng)速度有關(guān)，還與氧氣向碳粒表面的擴散有關(guān)。碳的燃燒速度取決于兩者中速度較慢的一個當化學(xué)反應(yīng)速度很大，擴散速度較小，則燃燒速度取決于擴散速度，這種燃燒稱為擴散燃燒當化學(xué)反應(yīng)速度遠小于氧氣向碳表面的擴散速度時，燃燒速度取決于碳的化學(xué)反應(yīng)速度，這種燃燒稱為動力燃燒化學(xué)反應(yīng)速度與擴散速度相差不大時，稱為過渡燃燒煤的燃燒方式燃燒方式：層狀燃燒、沸騰燃燒、懸浮燃燒煤的層狀燃燒將幾十毫米大小的煤塊置于爐排（或爐箅）上而形成具有一定厚度的煤層，大部分煤在該煤層中進行燃燒煤層一般靜止不動，或在非氣流作用的機械外力下隨爐排移動，但不離開爐排層狀燃燒方法薄煤層燃燒法煤層厚度大約為煤塊尺寸的3~4倍，接近于氧化區(qū)厚度燃燒煙氣不存在過多的CO、CH4、H2等可燃成分厚煤層燃燒法焦炭層分為氧化區(qū)和還原區(qū)煙氣中含有大量的CO，因此又稱為半煤氣化燃燒法可以用作煤氣發(fā)生爐獲得氣體燃料不宜過厚，也不宜過薄厚煤層的完全燃燒方法不能通過增加下部送風量來實現(xiàn)可在煤層的上部空間送入二次風，以細小多流股的方式噴入爐膛，以增強混合達到完全燃燒的目的一般用于機械化連續(xù)加煤燃燒設(shè)備中，人工周期性加煤中效果差層燃爐的特性參數(shù)爐排面積可見熱負荷單位時間內(nèi)單位面積爐排上燃料燃燒所放出的全部熱量qA越大，則爐排面積A越小，設(shè)備越緊湊，成本越低；但面積過小，則空氣流速高，會造成飛灰中可燃物質(zhì)殘留量增加爐膛容積可見熱負荷單位時間內(nèi)單位爐膛容積內(nèi)燃料燃燒所放出的全部熱量爐膛高度爐排通風面積比爐排面上通風孔總面積與整個爐排面積的比值f值的大小影響溫度最高的煤層與爐排的距離f較小，則溫度最高的區(qū)域離爐排較遠f大，則離爐排較近，爐排溫度較高爐排片冷卻度空氣沖刷爐排側(cè)面積（爐排片冷卻面積）與同煤層接觸的爐排片表面積（爐排片受熱面積）的比值爐排片高度越大，受到空氣沖刷的爐排片側(cè)面積也越大，爐排片的冷卻特性則越好層燃爐的主要類型人工加煤層燃爐（手燒爐）小型工業(yè)鍋爐和加熱爐過去的蒸汽火車等特點結(jié)構(gòu)簡單，通用性較廣不完全燃燒熱損失大燃燒效率低燃燒污染物排放量大鏈條爐工業(yè)鍋爐使用最廣泛的一種爐排為了加強爐膛內(nèi)煙風混合，需采取二次風供應(yīng)特點可連續(xù)機械化加煤清渣、除灰等燃燒效率較高撥火需人工操作往復(fù)爐排爐結(jié)構(gòu)簡單，制造方便、質(zhì)量輕飛灰少、引燃著火條件比較好，煤種適應(yīng)性強漏煤多，密封性不好，爐排片工作條件差、容易燒壞振動爐排爐拋煤機爐利用機械或（和）風力將燃煤拋撒在爐排上進行燃燒煤的懸浮燃燒煤以煤粉形式被預(yù)熱空氣連續(xù)不斷地送入爐膛，并呈懸浮狀態(tài)在爐膛空間內(nèi)進行燃燒燃燒非常劇烈，燃盡率高，空氣過量系數(shù)可以很小，從而使熱效率大大超過層狀燃燒懸浮燃燒煤粉制備煤粉細度越大，煤粒越粗，越不易著火燃燒細度的選擇應(yīng)根據(jù)煤種、燃燒設(shè)備等因素進行確定，保證經(jīng)濟性和燃燒性揮發(fā)分含量高，則易著火和燃燒，細度可大一些煤粉氣流著火的影響因素燃煤的特性Vdaf高，則著火溫度低，易著火水分、灰分高，則不易著火煤粉氣流的初始溫度初始溫度高，則易著火煤粉細度一次風風率著火區(qū)的煙氣溫度爐內(nèi)高溫煙氣的組織煤粉的燃燒T<1200℃時T>1200℃時碳的燃燒速度碳粒的燃燒速度動力控制區(qū)：a>>k(溫度較低)化學(xué)反應(yīng)速度決定了燃燒速度擴散控制區(qū)：a<<k(溫度很高)擴散速度決定了燃燒速度過渡區(qū)：k≈a擴散速度和化學(xué)反應(yīng)速度共同決定了燃燒速度煤粉越細，氧氣的擴散速度越大，因此，需要更高的溫度才能進入擴散控制區(qū)。實際煤粉的燃燒通常處于動力區(qū)或過渡區(qū)三種措施可以促使煤粉著火后劇烈燃燒保持足夠高的爐膛溫度，但不能引起結(jié)焦二次風的噴入應(yīng)保證使其適時地與煤粉氣流混合在燃燒區(qū)域中組織良好的空氣動力場，促使煤粉與空氣強烈、均勻地混合煤的旋風燃燒旋風燃燒也屬于懸浮燃燒的一種優(yōu)點：1、容積熱負荷很高，燃燒室體積小2、灰渣可熔化排出，減少煙氣中的飛灰問題：1、爐內(nèi)傳熱效率不高，冷卻爐膛體積龐大2、化渣問題，需降低灰渣熔點3、NOx生成量較大4、煙氣中均為細灰，受熱面積灰嚴重煤的沸騰燃燒煤粒在氣流的作用下，迅速與灼熱料層中的灰渣粒子強烈混合，并與之一起上下翻滾運動，從而迅速升溫并著火燃燒1、燃料適應(yīng)性廣，劣質(zhì)燃料同樣可以使用2、料層溫度較低，屬于低溫燃燒，NOx生成量少3、方便有效脫硫煤燃燒新技術(shù)及發(fā)展趨勢改善燃燒過程提高燃燒效率降低污染物生成和排放低NOx煤粉燃燒技術(shù)空氣分級燃燒技術(shù)燃燒分兩個階段完成。第一階段，富燃料燃燒，降低了燃燒溫度，抑制NOx生成量；第二階段，在主燃燒器上方通入燃盡風，使第一階段的煙氣在富氧下燃燒燃料分級燃燒技術(shù)采用三段燃燒方式：80%左右的主燃料在空氣