煤的燃烧基本理论

1、主要内容主要内容v1-1 煤的种类和组成煤的种类和组成v1-2 煤的发热量煤的发热量v1-3 燃烧计算燃烧计算v1-4 煤燃烧的基本理论煤燃烧的基本理论1-1 煤的种类和组成煤的种类和组成 一、煤的种类和特点一、煤的种类和特点按其挥发分含量，煤可分为褐煤、烟煤和无烟煤三类。按其挥发分含量，煤可分为褐煤、烟煤和无烟煤三类。1. 褐煤褐煤 性质：性质：刚开采出的褐煤的水分约为刚开采出的褐煤的水分约为2040，风干后为，风干后为123，Ad=0.550，发热量约为发热量约为130017000 kJ/kg。用途：用途：制造煤气，锅炉燃料。制造煤气，锅炉燃料。褐煤的煤化程度低，外观多呈褐色，光泽暗淡，含

2、有较高的褐煤的煤化程度低，外观多呈褐色，光泽暗淡，含有较高的内在水分和不同数量的腐殖酸，热值低。内在水分和不同数量的腐殖酸，热值低。煤煤 种种褐褐 煤煤烟烟 煤煤无无 烟烟 煤煤Vdaf /3710451010挥发分含量高、灰分及水分较少，发热量高。可分为贫煤、焦煤、挥发分含量高、灰分及水分较少，发热量高。可分为贫煤、焦煤、肥煤、气煤等。肥煤、气煤等。2. 烟煤烟煤性质：性质：挥发分挥发分1045，固定碳，固定碳3575，灰分，灰分730；水分；水分318；发热量；发热量2100029000 kJ/kg；着火温度着火温度400500 。用途：用途：适合于作水泥回转窑燃料。适合于作水泥回转窑燃料

3、。3. 无烟煤无烟煤性质：性质：固定碳含量高，可达固定碳含量高，可达90以上；挥发分少，一般小于以上；挥发分少，一般小于10； 水分和灰分一般也较低；发热量一般为水分和灰分一般也较低；发热量一般为2500029000 kJ/kg； 着火温度较高，一般为着火温度较高，一般为650700。用途：用途：现国内一些企业已成功采用无烟煤作为回转窑燃料，对提高水泥现国内一些企业已成功采用无烟煤作为回转窑燃料，对提高水泥企业经济效益效果显著。企业经济效益效果显著。挥发份含量低，燃点较高，燃烧时没有粘结性。挥发份含量低，燃点较高，燃烧时没有粘结性。二、煤的组成及其表示方法二、煤的组成及其表示方法 (一一) 元

4、素分析法元素分析法 即用元素表示燃料组成的分析方法。即用元素表示燃料组成的分析方法。 1. 组成组成：主要包括主要包括C、H 、S 、O、N等五种元素和灰分等五种元素和灰分(A)、水分、水分(M) 。CC+O2 煤中含量最多的可燃元素，煤中含量最多的可燃元素，一般含量为一般含量为1599%可燃氢可燃氢(净氢净氢)：与碳和硫相结合的氢与碳和硫相结合的氢不燃氢：与氧相结合的氢不燃氢：与氧相结合的氢H2H2 + O2= 2H2OCO2 COS可燃组分可燃组分 S + O2 = SO2燃烧产物对设备燃烧产物对设备及环境有害及环境有害M(moisture )不燃组分，降低煤的品质不燃组分，降低煤的品质

5、灰分灰分 ，可燃成分，可燃成分 ，发热量，发热量 灰分灰分 ，燃烧速度及燃烧温度，燃烧速度及燃烧温度 A(ash)灰分是指煤中不能燃烧的矿物杂质灰分是指煤中不能燃烧的矿物杂质O、N不可燃组分，不可燃组分，降低了煤的燃烧能力降低了煤的燃烧能力 元素分析中的元素分析中的S、O、N、A、M 均为煤的均为煤的有害成分有害成分。2. 组成的表示方法组成的表示方法 由于煤的开采、运输和贮存的条件不同，因此煤的组成往往有由于煤的开采、运输和贮存的条件不同，因此煤的组成往往有较大的变动，故表示煤的组成时，必须说明所选煤的基准。较大的变动，故表示煤的组成时，必须说明所选煤的基准。表示煤的组成的常用基准有：表示煤

6、的组成的常用基准有：(1)(1)收到基：收到基：actualy receivedCar+Har+Sar+Oar+Nar+Aar+Mar=100 即即 注注：在煤的燃烧计算中必须用此基准的组成在煤的燃烧计算中必须用此基准的组成 。指实际使用的煤的组成，用下角标指实际使用的煤的组成，用下角标“ar”表示表示。Mar外在水外在水(Mar, f )：在干燥过程中逸出的水分。（在干燥过程中逸出的水分。（ free）内在水内在水(Mar, inh )：空气干状态下残留在煤中的水分。空气干状态下残留在煤中的水分。(inherent)Mar = Mar, inh + Mar, f 但是，但是，Mar, inh

7、 Mad 100100,faradinharMMM (2)(2)空气干燥基（又称为分析基）空气干燥基（又称为分析基）: :Cad+Had+Sad+ Oad+Nad+Aad+Mad=100指分析实验室里所用的空气干燥煤样的组成，用下角标指分析实验室里所用的空气干燥煤样的组成，用下角标“ad”表示表示 。air dried 即即 注注：将煤样在将煤样在20和相对湿度为和相对湿度为70%的空气中连续干燥的空气中连续干燥1h后质量变化后质量变化不超过不超过0.1%的煤样的煤样 即即指绝对干燥的煤的组成，用下角标指绝对干燥的煤的组成，用下角标“d ”表示。表示。 (dry)Cd+Hd+Sd+Od+Nd+

8、Ad=100(3)(3)干燥基干燥基：这种基准的组成不受开采、运输和贮存过程中水分变化的影响。这种基准的组成不受开采、运输和贮存过程中水分变化的影响。 指无水无灰的煤的组成，用下角标指无水无灰的煤的组成，用下角标“daf ”表示。表示。Cdaf+Hdaf+Sdaf+Odaf+Ndaf=100 (4)(4)干燥无灰基干燥无灰基：dried ash-free 一般地，同一矿井的煤，干燥无灰基的组成不会发生很大的变化，因此，煤矿的煤质资料常以此基准表示。 HONSACM干燥无灰基干燥无灰基干燥基干燥基空气干燥基空气干燥基收到基收到基Mar.fMar,in3. 组成的换算组成的换算 已知已知“基基”所

9、要换算的所要换算的“基基”收到基收到基空气干燥基空气干燥基干燥基干燥基干燥无灰基干燥无灰基收到基收到基空气干燥基空气干燥基干燥基干燥基干燥无灰基干燥无灰基adarMM 100100100100arM 100)(100ararAM aradMM 100100arM 100100)(100100ararAM adM 100100)(100100adadAM 100100adM 100)(100adadAM 100100dA dA 1001001111燃料组成的换算系数燃料组成的换算系数 (二二) 工业分析法工业分析法 1. 组成组成： 包括挥发分包括挥发分(V)、固定炭固定炭(FC)、 水分水分(

10、M) 和灰分灰分(A)。volatile-ness fixed 2. 分析方法：分析方法：采用称重法。采用称重法。 试样称重试样称重(m1)110称重称重(m2)900干馏干馏7min称重称重(m3)燃烧燃烧称重称重(m4)100% %100 %100 %10014312113214 mmmFCmmmMmmmVmmA；则：则：1-2 煤的发热量（热值）煤的发热量（热值）定义：定义：单位质量的煤完全燃烧，当燃烧产物冷却到燃烧前的温度单位质量的煤完全燃烧，当燃烧产物冷却到燃烧前的温度(20)时所放出的热量时所放出的热量，kJ/kg kJ/kg 。 高位发热量高位发热量(Q Qgr )：指燃烧产物中

11、的水蒸气全部凝结为指燃烧产物中的水蒸气全部凝结为20液态水时的发热量。液态水时的发热量。 (gross总的总的 )低位发热量低位发热量(Q Qnet)：指燃烧产物中的水以指燃烧产物中的水以20蒸气存在时的蒸气存在时的发热量。发热量。 (net实得的实得的) 根据产根据产物中水物中水的状态的状态分为：分为：实际上，实际上，Q Qnet更接近于实际，因此，燃烧计算中用更接近于实际，因此，燃烧计算中用Q Qnet 。不特指时。不特指时发热量一般均指发热量一般均指Q Qnet 。一、发热量（热值）的概念一、发热量（热值）的概念二、发热量的测定和计算二、发热量的测定和计算1. 发热量的测定发热量的测定

12、对于固、液体燃料，用氧弹量热计测定。对于固、液体燃料，用氧弹量热计测定。2. 发热量的计算发热量的计算 根据煤的组成，可用经验公式计算发热量。根据煤的组成，可用经验公式计算发热量。 (1)(1)当已知燃料的元素分析值时，经验公式为：当已知燃料的元素分析值时，经验公式为： Qnet,ar = 339Car + 1030 Har- -109 (Oar- -Sar)- -25 Mar (2)(2)当只有燃料的工业分析资料时：当只有燃料的工业分析资料时：Qnet, ,ad = Ko- -360 Mad- -385Aad- -100Vad 无烟煤（无烟煤（Vdaf 1010 ）：Ko根据根据ddafda

13、fbAaVV dafV 查下表查下表Ko与与的关系的关系V daf (%)3.03.03.08.0Ko34300348003520035600a和和b的取值与煤的干燥基灰分有关，如下表。的取值与煤的干燥基灰分有关，如下表。Ad(%)304025302025152010151010a0.800.850.950.800.900.95b0000 烟煤（烟煤（Vdaf 10 ）：Qnet, ,ad=100K1-(-(K1+25.12)()(Mad+ Aad)-)-12.56 Vad K1 系数，随系数，随Vdaf 及焦油特征而异。及焦油特征而异。三、标准燃料三、

14、标准燃料 标准燃料的发热量标准燃料的发热量某燃料的发热量某燃料的发热量某燃料量某燃料量标准燃料量标准燃料量 换算：换算：标准煤：标准煤： Qnet,ar = 29270 kJ/ /kg = 7000 kcal/ /kg 标准油：标准油： Qnet,ar = 41820 kJ/ /kg = 10000 kcal/ /kg 标准气：标准气： Qnet,ar = 41820 kJ/ /Nm3 = 10000 kcal/ /Nm3人为规定，标准燃料的低位发热量为：人为规定，标准燃料的低位发热量为：作用：作用：便于统计和评比产品的燃料消耗量。便于统计和评比产品的燃料消耗量。1. 煤的煤的热值热值越大越好

15、，越大越好，灰分灰分越低越好，这样可以有利于达到要求的越低越好，这样可以有利于达到要求的火焰温度。火焰温度。窑型窑型干燥基灰分干燥基灰分(Ad)/%干燥基挥发分干燥基挥发分(Vd) /%干燥基低位热值干燥基低位热值(Qnet,d) / kJ/kg干法窑干法窑25183023000四、回转窑用煤的质量要求四、回转窑用煤的质量要求2. 挥发分挥发分要求：要求： Vd=1830%。 若煤的挥发分过低若煤的挥发分过低(18%)，着火缓慢，形成的黑火头过长，使高温部，着火缓慢，形成的黑火头过长，使高温部分火焰变短，影响熟料质量；分火焰变短，影响熟料质量； 若挥发分过高若挥发分过高(30%)，火焰变长，同

16、时在对煤进行烘干时，会有一部，火焰变长，同时在对煤进行烘干时，会有一部分挥发分溢出，造成浪费。分挥发分溢出，造成浪费。当采取有效措施（如提高二次风温度、调整煤粉细度等）改善燃烧当采取有效措施（如提高二次风温度、调整煤粉细度等）改善燃烧条件时，对煤质的要求也可适当放宽。条件时，对煤质的要求也可适当放宽。煤粉在窑内燃烧形成火焰过程示意图煤粉在窑内燃烧形成火焰过程示意图黑火头黑火头1-3 燃烧计算燃烧计算一、计算的目的、内容与基本概念一、计算的目的、内容与基本概念 (一一) 目的目的 为了设计窑炉的需要；为了操作窑炉的需要。为了设计窑炉的需要；为了操作窑炉的需要。(二二) 计算内容计算内容 1. 空

17、气量的计算：空气量的计算：鼓风机选型计算的依据。鼓风机选型计算的依据。2. 烟气量的计算：烟气量的计算：排风机选型、烟囱、烟道等计算的依据。排风机选型、烟囱、烟道等计算的依据。3. 烟气成分的计算：烟气成分的计算：烟气密度的计算依据。烟气密度的计算依据。5. 燃烧温度的计算：燃耗的计算依据，并燃烧温度的计算：燃耗的计算依据，并分析影响因素，改进燃烧条分析影响因素，改进燃烧条 件，提高燃烧温度。件，提高燃烧温度。4.空气系数的计算空气系数的计算 ：判断燃烧操作情况。判断燃烧操作情况。(三三) 计算中的假设条件计算中的假设条件 (1) 计算所涉及的气体均为理想气体，即计算所涉及的气体均为理想气体，

18、即22.4Nm3/ /kmol；(2) 空气中只有空气中只有O2和和N2，并且体积比为，并且体积比为O2 N2=21 79 ；(3) 计算温度的基准点是计算温度的基准点是0。(四四) 基本概念基本概念 1.完全燃烧完全燃烧：燃料中的可燃成分与空气中的氧气反应生成最终产物。：燃料中的可燃成分与空气中的氧气反应生成最终产物。 （CCO2、HH2O、SSO2) 2.不完全燃烧不完全燃烧：燃料中的可燃成分没有被完全氧化为最终产物。：燃料中的可燃成分没有被完全氧化为最终产物。机械不完全燃烧：机械不完全燃烧：由于机械设备原因或机械操作不当而使由于机械设备原因或机械操作不当而使燃料产生的不完全燃烧。燃料产生

19、的不完全燃烧。化学不完全燃烧：化学不完全燃烧：由于空气不足或燃料与空气混合不好而由于空气不足或燃料与空气混合不好而造成燃料不完全燃烧。造成燃料不完全燃烧。危害：危害：燃料损失，燃烧温度降低，影响炉内气氛和产品质量。燃料损失，燃烧温度降低，影响炉内气氛和产品质量。4.理论空气量理论空气量( )：单位质量的煤在理论上完全燃烧时所需的空气量。单位质量的煤在理论上完全燃烧时所需的空气量。oaVoaoOoOoaVVVV10021or 2110022 5.实际空气量实际空气量(Va)：单位质量的煤燃烧时实际需要的空气量。单位质量的煤燃烧时实际需要的空气量。 3.理论需氧量理论需氧量( )：单位质量的煤在理

20、论上完全燃烧时所需的氧气量，单位质量的煤在理论上完全燃烧时所需的氧气量，Nm3/ /kg。 oOV26. 空气系数空气系数( )：实际空气量与理论空气量的比值。实际空气量与理论空气量的比值。 数学表达式为：数学表达式为： oaaVV 影响影响因素因素(1) 与煤的与煤的组成及细度有关；组成及细度有关；(2) 与煤粉喷嘴的种类及结构有关。与煤粉喷嘴的种类及结构有关。 水泥回转窑煤粉燃烧的空气系数一般为：水泥回转窑煤粉燃烧的空气系数一般为： 1.051.15。7. 理论烟气量理论烟气量(V o)：用用 使单位质量的煤完全燃烧时产生的烟气量。使单位质量的煤完全燃烧时产生的烟气量。 oaV8. 实际烟

21、气量实际烟气量(V )：用用Va使单位质量的煤燃烧时产生的烟气量。使单位质量的煤燃烧时产生的烟气量。 在窑炉设计及操作中的意义在窑炉设计及操作中的意义： (1) 选择合理的空气系数有利于提高燃烧温度。选择合理的空气系数有利于提高燃烧温度。这是因为即保证了燃料这是因为即保证了燃料的充分燃烧，又使生成的烟气量尽可能少。的充分燃烧，又使生成的烟气量尽可能少。(2) 控制空气系数是控制烧成气氛的保证。控制空气系数是控制烧成气氛的保证。(3) 影响气体流动。影响气体流动。当空气系数较大时，烟气量增大，则气体流速增大，当空气系数较大时，烟气量增大，则气体流速增大，阻力损失也随之增加。阻力损失也随之增加。(

22、4) 对传热的影响。对传热的影响。空气系数越大，则烟气中的空气系数越大，则烟气中的CO2、H2O的含量相对的含量相对降低，即分压减小，因此辐射力降低。降低，即分压减小，因此辐射力降低。烧氧化焰时，烧氧化焰时， 1烧中性焰时，烧中性焰时， 1烧还原焰时，烧还原焰时， 1时，实际烟气量计算式为：时，实际烟气量计算式为： oaoVVV)1( 实际烟气中实际烟气中各组成量的各组成量的计算：计算：1004 .221222 aroCOCOCVV1004 .2218222 araroOHOHMHVV1004 .223222 aroSOSOSVVaarNVNV %791004 .22282 %21 )1(2

23、oaOVV %)( 10022 VVCOCO其他组分的计算类似其他组分的计算类似(二二) 近似计算法近似计算法 条件：条件：已知煤的种类及低位发热量。已知煤的种类及低位发热量。(三三) 估算法估算法 条件：条件：只知道煤的种类。只知道煤的种类。方法：方法：先估算出先估算出Vao及及Vo ；再取；再取 值，计算出值，计算出Va及及V 。5 . 01000241. 0,0 arnetaQV经验公式：经验公式：方法：方法：利用经验公式计算利用经验公式计算Vao及及Vo ；再取；再取 值，计算值，计算Va及及V。65. 11000213. 0,0 arnetQVNm3/ /kg Nm3/ /kg 对于

24、烟煤：对于烟煤：Vao=68 Nm3/kg，Vo=6.58.5 Nm3/kg。2179)5 . 0(222 COONN N2、O2、CO均为烟气中含量均为烟气中含量 计算公式计算公式：条件：条件：已知烟气的组成已知烟气的组成 。(四四) 操作计算法操作计算法 计算目的：计算目的：检测窑炉工作是否正常，分析煤的燃烧操作是否得当。检测窑炉工作是否正常，分析煤的燃烧操作是否得当。 1. 空气系数空气系数( )的计算的计算2. 漏入空气量的计算漏入空气量的计算测定窑炉系统内不同负压处的烟气组成，则两测量点之间漏入测定窑炉系统内不同负压处的烟气组成，则两测量点之间漏入空气量的计算式为：空气量的计算式为：

25、foaQVQ )(12 漏漏Nm3/ /h 燃料量，燃料量， kg/ /h不同测点处计算所得的空气系，其不同测点处计算所得的空气系，其中中 2测点在后测点在后 三、燃烧温度的计算三、燃烧温度的计算 定义定义：燃料燃烧时，燃烧产物的温度叫燃烧温度燃烧温度。 分为：理论燃烧温度和实际燃烧温度。燃烧过程中热量收支情况（基准：燃烧过程中热量收支情况（基准：1kg煤粉，煤粉，0)： 收入热量收入热量： 煤的低位发热量，煤的低位发热量，Qnet ； 煤带入的物理热，煤带入的物理热，Qf =cf tf ； 空气带入的物理热，空气带入的物理热，Qa=Va ca ta 支出热量支出热量： 烟气所含的物理热，烟气

26、所含的物理热，Q=V c tp ； 传给周围物体的热量，传给周围物体的热量，Ql ； 机械不完全燃烧的热损失，机械不完全燃烧的热损失，Qml ； 化学不完全燃烧的热损失，化学不完全燃烧的热损失，Qch ； 烟气中部分烟气中部分CO2和和H2O在高温下分解消耗的热量，在高温下分解消耗的热量，Qdi ； 灰渣带走的物理热，灰渣带走的物理热，Qa,s 。.netfaplmlchdia sQQQVctQQQQQQQ失失列热量平衡：列热量平衡： 损失Q烟气烟气燃料燃料空气空气fffQc tnetQaaaatcVQ ptcVQ (一一) 理论燃烧温度理论燃烧温度 (tth) (theoreticai co

27、mbustion temperture) 定义：燃料在绝热系统中完全燃烧放出的热量，只考虑烟气中部分定义：燃料在绝热系统中完全燃烧放出的热量，只考虑烟气中部分CO2和和H2O在高温在高温(1600)下分解消耗的热量时，所得燃烧产下分解消耗的热量时，所得燃烧产物的温度。物的温度。 燃烧过程中的热平衡式为：燃烧过程中的热平衡式为： Qnet + Qf + Qa = Q + Qdi 有 cVQtcVtcQtdiaaaffnetth 在水泥工业窑炉内的燃烧温度下，在水泥工业窑炉内的燃烧温度下，CO2和和H2O分解的量极小，故分解的量极小，故Qdi可忽略，则有：可忽略，则有：cVtcVtcQtaaaff

28、netth (二二) 实际燃烧温度实际燃烧温度 (tp) (practical combustion temperture)定义定义：燃料燃烧时，燃烧产物的实际温度。燃料燃烧时，燃烧产物的实际温度。 燃烧过程中的热平衡式为：燃烧过程中的热平衡式为： Qnet + Qf + Qa = Q + Ql + Qml + Qch + Qdi + Qa,s 有 cVQQQQQtcVtcQtsadichmllaaaffnetp )(,(三三) 窑炉的高温系数窑炉的高温系数 ( ) 定义定义：实际燃烧温度与理论燃烧温度的比值实际燃烧温度与理论燃烧温度的比值。 数学式为：数学式为： thptt 对于水泥回转窑，

29、对于水泥回转窑， =0.700.75 。由于由于Ql、Qml、Qch、Qdi、Qa,s 等不易获得，因此等不易获得，因此tp无法直接计算无法直接计算tp ，而是通过计算理论燃烧温度而是通过计算理论燃烧温度(tth)、选取、选取 值，再求出值，再求出tp值。值。(四四) 提高实际燃烧温度的途径提高实际燃烧温度的途径 由cVtcVtcQttaaaffnetthp 分析得 ：1. 选取选取Qnet 高而高而烟气量烟气量V小小的燃料。的燃料。但是当但是当Qnet 的提高与烟气量的提高与烟气量V增加增加速度相对应时，速度相对应时， Qnet 对对 tp效果不明显。效果不明显。2. 控制适当的空气系数控制

30、适当的空气系数 。即在保证燃料完全燃烧的前提下，采用最即在保证燃料完全燃烧的前提下，采用最小的小的 值。值。 3. 预热助燃空气预热助燃空气， 。 pfattt，4. 富氧燃烧。富氧燃烧。使使Va ，则，则 V 。 pt5. 减少散热损失，加强窑体保温减少散热损失，加强窑体保温。一般一次风不预热一般一次风不预热，因此其用量不宜过多。，因此其用量不宜过多。从燃烧的角度分析，各种燃料的燃烧均可归纳为从燃烧的角度分析，各种燃料的燃烧均可归纳为和和的燃烧。的燃烧。一、着火温度一、着火温度 任何燃料的燃烧过程，都有任何燃料的燃烧过程，都有“着火着火”和和“燃烧燃烧”两个基本阶段。两个基本阶段。定义：定义

31、：由缓慢的氧化反应转化为剧烈的氧化反应由缓慢的氧化反应转化为剧烈的氧化反应(燃烧燃烧)的瞬间叫的瞬间叫着火着火， 转变时的最低温度叫转变时的最低温度叫着火温度着火温度。 燃烧的条件燃烧的条件：除了要有燃料、空气外，尚需达到燃烧所需的最低除了要有燃料、空气外，尚需达到燃烧所需的最低温度温度着火温度。着火温度。1-4 煤燃烧的基本理论煤燃烧的基本理论燃烧：燃烧：指燃料中的可燃物与空气中的氧气产生剧烈的氧化反应，指燃料中的可燃物与空气中的氧气产生剧烈的氧化反应，产生大量的热量并伴随有强烈的发光现象。产生大量的热量并伴随有强烈的发光现象。 固定炭的着火温度低于可燃气体的着火温度。固定炭的着火温度低于可

32、燃气体的着火温度。固定炭的燃烧速度低于可燃气体的燃烧速度。固定炭的燃烧速度低于可燃气体的燃烧速度。二、固态炭的燃烧二、固态炭的燃烧 C的燃烧是氧化反应过程与扩散过程的结合。的燃烧是氧化反应过程与扩散过程的结合。要使要使C迅速燃烧，迅速燃烧，O2必须扩散至必须扩散至C表面，在表面，在高温下与高温下与C氧化生成碳氧化物，然后这些碳氧化生成碳氧化物，然后这些碳氧化物必须迅速从氧化物必须迅速从C表面扩散出去，以使新表面扩散出去，以使新的的O2再扩散至再扩散至C表面。表面。炭炭O2 碳氧化物碳氧化物碳燃烧速度碳燃烧速度与与与与有关。有关。一般地(1) 当温度当温度800时，化学反应速度时，化学反应速度1

33、000时，化学反应速度时，化学反应速度扩散速度，此阶段总反应速扩散速度，此阶段总反应速度则由扩散速度控制，称为度则由扩散速度控制，称为扩散燃烧区扩散燃烧区。在水泥工业窑炉中在水泥工业窑炉中，固态炭的燃烧一般在，固态炭的燃烧一般在扩散燃烧区扩散燃烧区内进行。内进行。固定炭燃烧速度的影响因素固定炭燃烧速度的影响因素碳的氧化碳的氧化反应速度反应速度氧气、燃烧产氧气、燃烧产物扩散速度物扩散速度碳粒的碳粒的形状形状煤与空气的煤与空气的混合程度混合程度表面温度表面温度1000时，时，为扩散燃烧为扩散燃烧强化碳燃烧的主要方法：强化碳燃烧的主要方法：增大空气与煤的接触面积增大空气与煤的接触面积、加强煤与空气的

34、混合。、加强煤与空气的混合。煤粉愈细，或在喷煤管内加装风翅，以加强煤与空气的混合，或煤粉愈细，或在喷煤管内加装风翅，以加强煤与空气的混合，或提高一、二次空气的温度，均能提高燃烧速度，而使火焰短。提高一、二次空气的温度，均能提高燃烧速度，而使火焰短。 O CH4 + O CH4O + O2 H2O H2O CH4O2 HCOOH HCHO + O2 CO + O CO2 O-以CH4的燃烧的燃烧为例，其过程如下： 三、可燃气体的燃烧三、可燃气体的燃烧 主要反应机理是按主要反应机理是按链锁反应链锁反应进行。连锁反应的产生必须要有链锁进行。连锁反应的产生必须要有链锁刺激物刺激物(中间活性物中间活性物

35、)存在，如存在，如H、O及及OH。它们是由于分子间的互相。它们是由于分子间的互相碰撞，气体分子在高温下的分解、或电火花的激发而产生。碰撞，气体分子在高温下的分解、或电火花的激发而产生。可燃气体燃烧的特点可燃气体燃烧的特点：存在延迟着火现象。存在延迟着火现象。延迟着火延迟着火：可燃气体与空气混合并加热到着火温度之后，要经过可燃气体与空气混合并加热到着火温度之后，要经过一定的感应期后，才能迅速燃烧。一定的感应期后，才能迅速燃烧。延迟着火时间与气体的种类、外界的温度及压力等有关。延迟着火时间与气体的种类、外界的温度及压力等有关。T，P，则延迟着火时间越短。，则延迟着火时间越短。 四、煤的燃烧过程四、

36、煤的燃烧过程 (一一) 准备阶段准备阶段： 包括燃料的干燥、预热和干馏干燥、预热和干馏。 1. 干燥：干燥：在110左右，吸附水(即物理水)全部逸出，吸热过程，水分越多，Q吸，干燥时间越长。 2. 预热：预热：干燥后，燃料温度继续升高。 3. 干馏：干馏：当温度升高到一定值时，便开始分解，放出挥发分，剩下固定炭。V，开始放出挥发分的温度越低。 煤的干馏温度：褐煤：煤的干馏温度：褐煤：130 ；烟煤；烟煤130400 ；无烟煤；无烟煤400 。此阶段不需要氧气，为吸热阶段，一般希望此阶段所需的时间越短越好。此阶段不需要氧气，为吸热阶段，一般希望此阶段所需的时间越短越好。包括三个阶段：准备阶段、燃

37、烧阶段和燃烬阶段准备阶段、燃烧阶段和燃烬阶段。 (二二) 燃烧阶段：燃烧阶段： 包括挥发分挥发分V和固定炭和固定炭FC的燃烧的燃烧。 由于挥发分的着火温度FC的着火温度，通常把V的着火温度粗略地看作煤的着火温度，V，着火温度。 一般地，褐煤：一般地，褐煤：250350；烟煤；烟煤250400；无烟煤；无烟煤350500 。在此温度下，虽然能着火燃烧，但其速度很慢，因此往往把燃料加热到较高的温度，并且供给充足的空气，才能加快燃烧速度和燃烧完全程度。如，褐煤加热到如，褐煤加热到550600；烟煤加热到；烟煤加热到750800； 无烟煤加热到无烟煤加热到900950 。(三三) 燃烬阶段（或称灰渣形

38、成阶段燃烬阶段（或称灰渣形成阶段)： 它是固体燃料所特有的阶段它是固体燃料所特有的阶段 由于焦炭将烧完时，外壳包裹了一层灰渣，阻碍了空气向里扩散，因而使燃烧速度变慢，尤其灰分高的煤更难燃烬。为了使燃烧完全，此阶段要保持一定的温度和时间。火焰火焰：指燃烧着的燃料与空气的混合气流。指燃烧着的燃料与空气的混合气流。火焰的特性：火焰的特性：通常用“五度五度”来描述温度温度长度长度刚度刚度黑度黑度宽度（铺展性宽度（铺展性)五、燃烧火焰五、燃烧火焰煤粉在回转窑内燃烧的火焰应满足的要求煤粉在回转窑内燃烧的火焰应满足的要求火焰温度分布要合理，温度要达到火焰温度分布要合理，温度要达到16001800；（保持高温）；（保持高温）火焰要有适当的长度；（保持物料高温时间）火焰要有适当的长度；（保持物料高温时间）处于适当的位置。（适合处于适当的位置。（适合 的形成的反应，延长回转窑的运转周期）的形成的反应，延长回转窑的运转周期）SC3为了使生成为了使生成 的反应完全，确保水泥熟料的高质量和高产的反应完全，确保水泥熟料的高质量和高产量，回转窑内的燃烧火焰必须满足一定的要求：量，回转窑内的燃烧火焰必须满足一定的要求：SC3 在窑的操作中，应形成适合烧成需要的好火焰，即高温部分较在窑的操作中，应形成适合烧成需要的好火焰，即高温部分较长，黑火头较短，火焰平稳。长，黑火头较