第4章 煤的燃烧理论分解
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煤炭的燃烧过程一、煤碳的燃烧过程煤从进入炉膛到燃烧完毕,一般经历四个阶段:水分蒸发阶段,当温度达到105℃左右时,水分全部被蒸发;挥发物着火阶段,煤不断吸收热量后,温度继续上升,挥发物随之析出,当温度达到着火点时,挥发物开始燃烧。
挥发物燃烧速度快,一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右;焦碳燃烧阶段,煤中的挥发物着火燃烧后,余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。
此时焦碳温度上升很快,固定碳剧烈燃烧,放出大量的热量,煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段;燃烬阶段,这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完,以降低不完全燃烧热损失,提高效率。
良好燃烧必须具备三个条件:1、温度。
温度越高,化学反应速度快,燃烧就愈快。
层燃炉温度通常在1100~1300℃。
2、空气。
空气冲刷碳表面的速度愈快,碳和氧接触越好,燃烧就愈快。
3、时间。
要使煤在炉膛内有足够的燃烧时间。
碳燃烧时在其周围包上一层灰壳,碳燃烧形成的一氧化碳和二氧化碳往往透过灰壳向外四周扩散运动,其中一氧化碳遇到氧后又继续燃烧形成二氧化碳。
也就是说,碳粒燃烧时,灰壳外包围着一氧化碳和二氧化碳两层气体,空气中的氧必须穿过外壳才能与碳接触。
因此,加大送风,增加空气冲刷碳粒的速度,就容易把外包层的气体带走;同时加强机械拨动,就可破坏灰壳,促使氧气与碳直接接触,加快燃烧速度。
如果氧气不充足,搅动不够,煤就烧不透,造成灰渣中有许多未参与燃烧的碳核,另外还会使一部分一氧化碳在炉膛中没有燃烧就随烟气排出。
对于大块煤,必须有较长的燃烧时间,停留时间过短,燃烧不完全。
因此,实际运行中,一般采取供给充足的氧气,采用炉拱和二次风来加强扰动,提高燃烧温度,炉膛容积不宜过小等措施保证煤充分燃烧。
二、链条炉排的燃烧特点链条炉排着火条件较差,主要依靠炉膛火焰和炉拱的辐射热。
煤的上面先着火,然后逐步向下燃烧,在炉排上就出现了明显的分层区域,如图共分五个区。
燃料在新燃烧区1中预热干燥,在炉排上占有相当长的区域。
煤的燃烧过程及燃烧条件------------------------------------------作者xxxx------------------------------------------日期xxxx煤的燃烧过程及燃烧条件煤的燃烧是复杂的物理化学过程,煤进入炉内,收到高温烟气的加热,温度逐渐升高,在此期间经历干燥、干馏、挥发分着火燃烧、焦炭燃烧、焦炭燃尽等各个阶段.1、干燥:煤被加热时,首先是水分不断蒸发,煤被干燥,显然,煤中水分多,干燥多消耗的热量也多,时间也长。
2、干馏:煤被干燥后,继续被加热,达到一定温度就开始析出挥发分,同时生成焦炭,即是煤的干馏过程,每种挥发分越多,开始析出挥发分的温度越低,加热的温度越高,时间越长,析出的挥发分越多,因此,测定挥发分时规定了加热的温度和时间。
挥发分多,其中碳氢化合物也越多,重碳氢化合物在高温、缺氧的条件下,会进行热分解,形成微笑的碳粒,称为炭黑。
由于碳粒很小很轻,在炉内不易烧掉而随烟排走,形成黑烟,为了使燃烧充分,不冒黑烟,必须保证挥发分燃烧所需足够高的温度和充足的空气,例如加装二次风。
只有当挥发分达一定浓度,而且到一定温度时,才能着火燃烧,干馏阶段为燃烧前的准备阶段。
煤在燃烧的准备阶段中,非但不放热而且要吸收热量,所以必须组织好热量供应,其热源来自炉膛火焰或高温烟气、炽热的炉墙和炉拱等.热量供应情况就决定了准备阶段的时间长短。
3、挥发分着火燃烧:煤继续被加热,挥发分不断析出,而且温度也随之提高,挥发分中可燃物质与氧气的化学反应也在逐渐加快,当挥发分达到一定温度和浓度时,化学反应速度急速加快,着火燃烧,形成明亮的黄色火焰,这里,挥发分要加热到一定的温度时个重要条件.不同的煤的挥发分着火温度时不一样的,通常我们将挥发分着火温度看成煤的着火温度,挥发分燃烧时放出热量,将焦炭加热到赤红程度(已达到能够着火的温度),但是焦炭并不会立刻燃烧,因为挥发分包围了焦炭,挥发分首先遇氧将氧耗掉了,氧气不能扩散到焦炭的表面,焦炭只能被加热而不能燃烧。
第4章着火(自燃与引燃)本章内容:着火的概念谢苗诺夫的热着火理论(热)自燃的着火延迟链着火理论强制着火着火范围4.1 着火的概念燃烧过程一般可分为两个阶段,第一阶段为着火阶段,第二阶段为着火后的燃烧阶段。
在第一阶段中,燃料和氧化剂进行缓慢的氧化作用,氧化反应所释放的热量只是提高可燃混合物的温度和累积活化分子,并没有形成火焰。
在第二阶段中,反应进行得很快,并发出强烈的光和热,形成火焰。
与连续、稳定的燃烧阶段不同,着火是一个从不燃烧到燃烧的自身演变或外界引发的过渡过程,是可燃混合物的氧化反应逐渐加速、形成火焰或爆炸的过程。
在这个过渡过程中,反应物的消耗及产物的生成尚不明显,它们之间的相互扩散的量级不大,扩散速度对此过渡过程的化学反应影响极微。
因此,着火是一个化学动力学控制的过程。
火焰的熄火过程也是一个化学反应速度控制的过程。
但与着火过程相反,它是一个从极快的燃烧化学反应到反应速度极慢,以至不能维持火焰或几乎停止化学反应的过程。
4.1.1 两种着火类型有两种使可燃混合物着火的方式:自发着火及强制着火。
自发着火有时又叫自动着火或自燃(以后统称为自燃)。
它是依靠可燃混合物自身的缓慢氧化反应逐渐累积热量和活化分子,从而自行加速反应,最后导致燃烧。
自燃有两个条件:1)可燃混合物应有一定的能量储蓄过程。
2)在可燃混合物的温度不断升高,以及活化分子的数量不断积累后,从不显著的反应自动转变到剧烈的反应。
有许多燃料与氧化剂在高温下迅速混合并导致自燃的例子。
例如,柴油喷到高温的压缩空气中在极短的时间内,部分地蒸发并与空气混合,在经历一定的延迟后反应便进行得非常快而着火燃烧;在冲压式喷气发动机及涡轮喷气发动机中燃料喷雾在加力燃烧器中的着火;汽油机中的爆震等。
强制着火是靠外加的热源(外部点火源)向混合物中的局部地方加入能量,使之提高温度和增加活化分子的数量,迫使局部地方的可燃混合物完成着火过程而达到燃烧阶段,然后火焰向可燃混合物的其他部分传播,导致全部可燃混合物燃烧。