煤粉的燃烧过程

煤粉炉工作原理
煤粉炉是一种利用煤粉作为燃料的热能设备，其工作原理主要包括煤粉燃烧、热能转化和热能利用三个方面。

首先，煤粉在炉膛内燃烧产生高温烟气，然后烟气通过热交换器将热能转化给水，最后利用蒸汽驱动汽轮机发电。

下面将详细介绍煤粉炉的工作原理。

煤粉燃烧是煤粉炉工作的第一步，煤粉通过煤粉喷嘴喷入炉膛，与空气混合后在炉膛内燃烧。

煤粉燃烧产生的高温烟气包含大量热能，这些热能需要通过热交换器转化给水。

热能转化是煤粉炉工作的第二步，烟气通过热交换器与水进行热交换，使水升温并转化为蒸汽。

热交换器通常采用管式结构，烟气在管内流动，水在管外流动，通过管壁的传热将热能转化给水。

转化后的蒸汽具有较高的温度和压力，可以用于驱动汽轮机发电。

热能利用是煤粉炉工作的第三步，转化后的蒸汽进入汽轮机，通过汽轮机的叶片推动转子旋转，最终驱动发电机发电。

汽轮机是煤粉炉的核心设备，其工作效率和稳定性直接影响发电厂的发电质量和效益。

总的来说，煤粉炉通过煤粉燃烧产生高温烟气，然后通过热交换器将热能转化给水，最后利用蒸汽驱动汽轮机发电。

这一工作原理是煤粉炉能够持续稳定运行并高效发电的基础。

同时，煤粉炉的工作原理也决定了其需要严格的安全控制和燃烧调节，以保证炉内燃烧的稳定性和热能转化的高效性。

总之，煤粉炉工作原理的理解和掌握对于煤粉炉的安全运行和高效发电至关重要。

通过深入研究煤粉炉的工作原理，可以不断优化煤粉炉的设计和运行参数，提高其热能利用效率，降低能源消耗，推动清洁高效能源的发展。

固定碳(FC)指煤中挥发分燃烧以后,再除去灰分,剩下的便是固定碳。固定碳在完全燃烧时,与氧化合生成二氧化碳,放出33700kJ/kg热量;如果空气供给不足,燃烧不能完全进行,只能生成一氧化碳,放出9920KJ/kg热量;当一氧
化碳遇氧后,还有旨继续氧化成二氧化碳,又放出238OOKJ/kg热量,从而补足全部热量。
六、液体燃料和气体燃料的燃烧
液体燃料主要指燃油,汹的沸腾温度低于其着火温度。因此,它们总是先蒸发成蒸气,然后才能进行燃烧,即以蒸气状态进行燃烧。
当液体燃料滴经过加热后,在其表面先蒸发产生蒸气,蒸气向四周扩散,和周围的空气混合,进一步被加热着火燃烧。因为燃烧速度快,蒸发速度慢,液体燃料的燃烧快慢取决于其蒸发速度。
3.充裕的时间
燃烧是有一定速度的,因此,燃烧完全需要一定的时间,可燃气体能进行燃烧前时间取决于它们在炉膛内停留的时间,也就是取决于炉膛的容积。为此,必须保证足够的炉膛容积(燃烧空间)。
对于火床燃烧的机械化炉排,煤燃烧时间取决于煤在炉排上停留的时间,为此,要设计合适的炉排结构和面积。尽量设法提前着火,以保证有充裕的燃烧时间。
上述燃烧过程的各个阶段,在实际的燃烧设备中是不能截然分开的,它们常常是互相重叠,交错进行的。
五、煤的燃烧条件
为了使煤的燃烧过程进行得快(单位时间内燃烧得多,放出热量多),未完全燃烧损失少,即迅速而完全的燃烧,必须保证下述三个最基本的条件：
1.较高的温度
温度是燃烧的首要条件。因为燃烧要从着火开始,在着火前的准备阶段中,干燥与干馆过程都要吸收热量。因此要求炉膛具有较高的温度,提供足够的热量。无烟煤挥发分少,着火温度高,需要炉膛具有更高的温度。褐煤,着火温度低,但是往往水分较多,而且劣质褐煤灰分也多,发热量低,燃烧放出热量少,也需要炉膛具有较高温度。其他劣质煤,为了保证着火也需要较高的炉膛温度,如果仅从着火考虑,炉膛温度越高越好。

• 3.煤粉燃烧的过程 • 煤粉在炉内的燃烧过程分为三个阶段，即着火 前的准备阶段(干燥，挥发阶段)、燃烧阶段和 燃烬阶段，煤粉在炉膛内，必须在短短的两秒 钟左右的时间里，经过这三个阶段，将可燃质 基本烧完。着火是燃烧的准备阶段，而燃烧又 给着火提供必要的热量来源，这两个阶段是相 辅相成的。对应于煤粉燃烧的三个阶段，可以 在炉膛中划出三个区，即着火区、燃烧区与燃 烬区。大致可以认为：喷燃器出口附近是着火 区，炉膛中部与燃烧器同一水平以及稍高的区 域是燃烧区，高于燃烧区直至炉膛出口的区域 都是燃烬区。其中燃烬区却比较长。
• 2.煤的组成及各种成分： • 元素分析和工业分析 • 元素分析只能确定元素含量的质量百分比，它不 能表明煤中所含的是何种化合物，因而也不能充 分确定煤的性质。但是，元素组成与其他特性相 结合可以帮助我们判断煤的化学性质。 • 元素分析比较繁杂。 • 电厂一般只作工业分析，它能了解煤在燃烧时的 主要特性。
项 全水分 干燥基水分 收到基灰分 收到基碳 收到基氢 收到基氧 收到基氮 收到基硫 可磨性指数 干燥无灰基挥发 分 目 符号 Mt Mad Aar Car Har Oar Nar Sar HGI Vdaf % kJ/kg 单位 % % % % % % % % 设计煤种 平朔安太堡煤 7.3 2.4 21.3 57.37 4.19 7.57 1.4 <0.87 56 37.7 22000 校核煤种 1 晋北煤 9.61 2.85 19.77 58.56 3.36 7.28 0.79 0.63 57.64 32.31 22441 校核煤种 2 云峰混煤 2.6 1.25 29.16 53.94 3.44 9.52 0.87 0.47 58 36.23 20990
收到基低位发热 Qnet，ar 量

燃用高挥发分煤时，因为煤粉着火快，一、二 次风的混合点要早些。
6．锅炉负荷
锅炉负荷降低时，送进炉内的燃料 消耗量相应减少，而水冷壁总的吸热量 虽然也减少，但减少的幅度较小，相对 于单位质量燃料来说，水冷壁的吸热量 反而增加了。
四、燃烧完全的条件
（1）合适的空气量； （2）适当高的炉温； （3）空气与燃料的良好扰动和混合； （4）足够的炉内停留时间。
-可燃反应热（即发热量），kJ/kmol；
Qr
向周围介质散失的热量 Q2 为：
Q2 A T Tb （5-10）
式中： -混合物向炉膛壁面的综合放热系数，它等于
对流放热系数与辐射放热系数之和；
A -炉膛壁面面积，m2；
Tb -炉膛壁面的温度，K。
煤和煤粉的着火和燃烧 点1表示的是一个稳定的低温缓慢氧化状态。 点2即为热力着火点。点4即为热力熄火点。
4C 3O2 2CO 2CO2
当温度高于1200℃以后，碳粒燃烧开始 转向如下反应：
3C 2O2 2CO CO2
图5-3 碳粒表面燃烧过程 （a）温度低于1200℃；（b）温度高于1200℃
三、影响煤粉气流着火的因素
1．燃料的性质 挥发分含量降低，煤粉气流的着火温度显著提高，
着火热也随之增大。
第三节 燃煤的着火及燃烧特性
一、燃煤的燃烧特性 1、燃煤的常规特性及其影响 （1）挥发分的影响
挥发分越多的煤，愈容易着火，燃烧也容易完 全。
（2）水分的影响
水分多，燃料燃烧时放出的有效热量便减少； 同时会增加着火热，使着火推迟降低炉内温度， 着火困难。降低锅炉热效率；同时使风机电耗 增大；也为低温受热面的积灰、腐蚀创造了条 件；
（3）灰分的影响
灰分含量增加，煤中可燃成分便减少，降低 了发热量。