第九章-煤炭燃烧

1、第九章煤燃烧，煤燃烧是煤中可燃物的完全氧化过程，是对发光加热的激烈化学反应。燃烧释放出大量的热量，形成高温烟气和灰烬作为燃烧产物。燃烧往往可以在特定温度下进行。在常温下，煤也可以被空气中的氧气氧化，但氧化速度慢，燃烧不形成。温度到达煤的燃烧点才能形成稳定的燃烧。煤完全燃烧的充分条件是：(1)燃料(煤)；(2)足够的氧化剂(空气)；(3)高温环境；(4)足够的燃烧时间；(5)燃料和氧化剂的良好接触和混合。第一节煤燃烧过程，第一，煤燃烧过程：1，挥发分析阶段(燃烧前或燃烧准备阶段)煤热损失干燥，析出挥发。2、燃烧阶段，包括挥发和焦炭燃烧。挥发分析后，如果炉温足够，有氧存在，挥发性就会开始燃烧，产生

2、明亮的火焰。挥发性物质的燃烧可以促进焦炭的燃烧，因为焦炭在逐渐加热，挥发性物质的燃烧时会激烈地燃烧焦炭。3、煤的燃烧阶段。随着燃烧的进行，可燃物逐渐减少，煤中矿物质被加热，转化的灰分掩盖了剩余的可燃物，难以与空气接触，燃烧速度减慢，燃烧时间持续很长。褐煤燃烧时其温度和质量随时间变化，挥发燃烧时间约占燃料燃烧时间的1/10；焦炭燃烧时间约占9/10。第二，影响煤燃烧的基本因素(a)燃料成分(灰分、水分、可燃性元素成分等)、燃料特性(热值、燃料费、粘合力、灰熔点和入点等)。锅炉设计主要基于低热值。燃料比以FR表示，表示煤中固定碳和挥发物的比例。(b)炉内温度煤温度必须达到燃点才能燃烧。在燃烧过程中

3、，提高炉温可以加快燃烧反应，提高煤火灾的稳定性，减少煤气和固体不完全燃烧损失，加强燃烧过程。但是炉内温度太高，固体排渣炉内容易形成炉渣，影响燃烧。因此，由于煤灰熔点限制，根据燃烧方式，炉温应控制在不同的值，一般室燃烧炉的炉温为1300以上，层燃烧炉的温度为1100300范围，沸腾炉的床温为900为宜。3)氧化剂(风量)一定量的煤燃烧需要一定量的空气。空气量不足会导致一些可燃物得不到氧气，并变得不完整。相反，过剩会增加废气热损失。理论需要的风量可以通过化学计量法获得。理论上，供应的空气中的氧气必须根据煤的可燃物和化学方程式正确反应。所有的气体都被带到了计算中，像理想气体。在煤中，可燃物分别考虑到

4、c、h、s，考虑到n不参与燃烧，煤中o的存在减少了空气的使用量。它计算理论所需的风量。(4)煤和空气的混合具有煤和空气仅仅燃烧的必要条件，但还不够。两者必须完全接触和混合，才能保证煤的完全燃烧。层燃炉的缺点是煤和空气不能完全混合。块煤在燃烧过程中在外表面形成了一定厚度的灰层，空气和内层的煤干扰了可燃物的接触，很难完全燃烧煤。另一方面，燃烧产物(RO2、CO等)由于结构关系，一般不能及时离开煤表面，从而阻止周围空气继续与煤接触，影响完全燃烧。这是由于层燃烧，固体不完全燃烧热损失高的原因。解决这种问题的方法是加强层燃炉的拨号，提高风速，促进燃烧产物的分离和煤块表面的灰层脱落。(5)燃烧时间的充分燃

5、烧时间是保证煤燃烧的必要条件之一。任何燃烧都需要一定的时间。否则不能完全燃烧。在实际工作中，足够的时间往往由足够的燃烧空间组成。例如煤粉悬浮，第二节煤燃烧方式根据燃烧中煤的移动状态分为3种。分层燃烧、悬浮燃烧和流化燃烧在空气通过燃料层时风速不同，会出现3种不同的床层状态。(1)固定层；(2)流态化；(3)气力输送状态。第一，分层燃烧，分层燃烧的特点是煤放在炉排上形成一定厚度的燃料层，在燃烧过程中煤不离开燃料层。燃烧所需的空气流入炉排下，通过炉排缝隙进入燃料层和煤，做出反应，热烟通过燃料层进入火炉。煤中的颗粒分布不均匀，在一定的气流速度下，总有一小部分微粒飞进高炉，形成悬浮燃烧。燃料层总是储备着

6、大量的燃烧中的煤粒，燃烧稳定性好，改变通风强度可以调节负荷的变化。但是，通风强度会影响燃烧的稳定性。按层燃烧分类按层燃烧可以按燃料和空气的供应方式或炉排和燃料层的相对运动方式等分类。根据燃料和空气供应方式，可分为逆流、下游和跨层燃烧。炉排及燃料层的相对运动形式可分为固定炉排(固定炉排燃烧)、往复炉排、振动炉排、链条(移动床燃烧)。根据添加新燃料的位置，分为上、下、前饲料等。图9-4逆流层燃烧图1-门；2-篦子；3-燃烧层；4-无；5-蒸汽风机管束；6-灰门，这种燃烧方法是人工操作，劳动强度，普通锅炉容量小于2 t/h，小型燃煤炉。另外，由于固定层本身的燃烧特性，燃烧效率下降，逐渐被机械化工作的

7、分层燃烧方式所取代。图9-5链条炉结构图1-煤斗；2-煤闸；3-篦子；4-区域送风仓库；5-防渣盒；6-看火孔，检查门。7-除渣板；8-残渣；9灰斗，交叉燃烧的特点是燃烧后高温烟气不直接通过新的燃料层，新的燃料层也不直接接触燃烧的热焦炭层，因此新燃料预热火的热准备阶段所需的热量主要取决于炉内火焰和热砖焦炭的辐射热，燃料的加热和火先在上部着火(燃料表面)，然后逐渐向下扩散。燃料层沿着灶台向后移动，因此燃料层燃烧过程的每个阶段都将界面向后倾斜。分层燃烧的主要特征：燃烧时可提高空气速度，提高燃烧速度。但是流速不能太大。否则，部分燃料会飞走，破坏材料层稳定性，影响正常燃烧。防止煤粉气流，在不破坏床层稳

8、定性的条件下，最大限度地增加通风量。燃料煤粒度对分层燃烧有很大影响。煤粒越小，表面积越大，燃烧速度越快，但煤太小，阻碍通风，容易被烟气带走，或从炉排间隙泄漏，造成机械不完全燃烧损失。因此，适当的粒度是分层燃烧的保证和前提。燃烧室燃料容量大，可获得最大体积热强度。热惯性大，对燃料供应和爆炸之间的调整不敏感，燃烧过程稳定。第二，与悬浮燃烧、分层燃烧相比，悬浮燃烧的主要特征是没有炉排、燃料煤粉碎后(一般平均颗粒直径必须小于80米)，细煤粉随空气流入燃烧，以悬浮状态燃烧，如图9-6所示。燃烧反应面积大，与空气混合得好，燃烧快，燃烧效率比分层燃烧高得多。燃料在高炉中停留时间短(12s)，为了保证燃烧，经

9、常需要放置更大的炉体。悬浮燃烧产生的燃料也称为煤粉，煤粉燃烧。根据煤粉进入高炉的方式，可分为火炬燃烧和旋风燃烧。根据排渣方法，可分为固体排渣炉和液体排渣炉两种。三、流化燃烧、流化燃烧也称为沸腾燃烧，是20世纪50年代以来发展的分层燃烧和悬浮燃烧之间的燃烧方式。在流化燃烧过程中，材料层的颗粒大部分处于流化状态。但是物质层内的粒子不能大小、形状、密度都相同，所以微小的粒子的一部分会在气动输送状态下吹出流化床。特别是大粒子还没有到达流态化，就沉入了天风板。此外，实际材质层中的粒子也不是球体，气流产生的浮动升力不一定会通过粒子的质心，从而使粒子从气流中翻滚。大面积和小面积不同的部分，例如一粒扁平的煤，大面积的油面会上升，小面积的油面会下降。因此，在特定风速下，非球面煤粒在床层形成激烈的高动态和翻腾的情况，有利于煤和空气的接触，改善燃烧条件。在流化状态下，整个粒状层像沸腾液体一样上下滚动，因此流化燃烧也称为沸腾燃烧。图9-7流化燃烧图1-供给门；2-溢出端口；