煤粉氣流的燃燒過程ppt課件

1、114*31-2 煤粉在爐內的燃燒過程大致經歷三個階段，即煤粉在爐內的燃燒過程大致經歷三個階段，即著火前的準備階段、燃燒階段和燃盡階段，如下圖著火前的準備階段、燃燒階段和燃盡階段，如下圖2 2所示。所示。14*31-3 1.1.著火前的準備階段著火前的準備階段 煤粉進入爐內至著火這一階段為著火前煤粉進入爐內至著火這一階段為著火前的準備階段。顯然，該階段是吸熱階段。的準備階段。顯然，該階段是吸熱階段。 要使煤粉著火快，可以從兩方面著手：要使煤粉著火快，可以從兩方面著手： 應盡量減少煤粉氣流加熱到著火溫度應盡量減少煤粉氣流加熱到著火溫度所需的熱量，這可以通過對燃料預先所需的熱量，這可以通過對燃料預

2、先干燥干燥、減少輸送煤粉的減少輸送煤粉的一次風風量一次風風量和提高輸送煤粉和提高輸送煤粉的的一次風風溫一次風風溫等方法來達到；等方法來達到； 應盡快給煤粉氣流提供著火所需要的應盡快給煤粉氣流提供著火所需要的熱量，這可以通過熱量，這可以通過提高爐溫提高爐溫和使煤粉氣流與和使煤粉氣流與高溫煙氣高溫煙氣強烈混合強烈混合等方法來實現。等方法來實現。14*31-4 2. 2.燃燒階段燃燒階段 當煤粉溫度升高至著火溫度而煤粉濃度當煤粉溫度升高至著火溫度而煤粉濃度又合適時，煤粉就開始著火燃燒，進入又合適時，煤粉就開始著火燃燒，進入燃燒燃燒階段階段。燃燒階段是一個強烈的放熱階段。燃燒階段是一個強烈的放熱階段。

3、 燃燒階段包括揮發(fā)分和焦炭的燃燒。燃燒階段包括揮發(fā)分和焦炭的燃燒。 在離噴口在離噴口1 1 2m2m的距離內，大部分揮發(fā)分的距離內，大部分揮發(fā)分已析出并燃燒。已析出并燃燒。 焦炭的燃燒常要延續(xù)焦炭的燃燒常要延續(xù)10 10 20m 20m以上，且以上，且不易燃燒完全。不易燃燒完全。 因此使爐內保持足夠高的溫度、保證空因此使爐內保持足夠高的溫度、保證空氣充分供應并使之強烈混合，對于組織好焦氣充分供應并使之強烈混合，對于組織好焦炭的燃燒都是十分重要的。炭的燃燒都是十分重要的。14*31-5 3. 3.燃盡階段燃盡階段 燃盡階段是燃燒階段的繼續(xù)。這一階段燃盡階段是燃燒階段的繼續(xù)。這一階段的特點是氧氣供

4、應不足，風粉混合較差，空的特點是氧氣供應不足，風粉混合較差，空間溫度較低，以致這一階段需要的時間較長。間溫度較低，以致這一階段需要的時間較長。 如燃燒煙煤時，在到爐膛出口約如燃燒煙煤時，在到爐膛出口約8m8m的距離的距離內僅燃燒了不到內僅燃燒了不到1%1%的未燃盡部分。的未燃盡部分。 所以，為了使煤粉在爐內盡可能燃盡，以所以，為了使煤粉在爐內盡可能燃盡，以提高燃料的利用率，應保證燃盡階段所需要提高燃料的利用率，應保證燃盡階段所需要的時間，并應設法加強擾動來擊破灰衣，以的時間，并應設法加強擾動來擊破灰衣，以便改善風粉混合，使灰渣中的可燃物燃透燒便改善風粉混合，使灰渣中的可燃物燃透燒盡。盡。14*

5、31-6 對應于煤粉燃燒的三個階段，可以在爐對應于煤粉燃燒的三個階段，可以在爐膛中劃分出三個區(qū)，即膛中劃分出三個區(qū)，即著火區(qū)、燃燒區(qū)與燃著火區(qū)、燃燒區(qū)與燃盡區(qū)盡區(qū)。 一般認為：燃燒器出口附近的區(qū)域是著一般認為：燃燒器出口附近的區(qū)域是著火區(qū)，與燃燒器處于同一水平的爐膛中部以火區(qū)，與燃燒器處于同一水平的爐膛中部以及稍高的區(qū)域是燃燒區(qū)，高于燃燒區(qū)直至爐及稍高的區(qū)域是燃燒區(qū)，高于燃燒區(qū)直至爐膛出口的區(qū)域都是燃盡區(qū)。膛出口的區(qū)域都是燃盡區(qū)。 一般，著火區(qū)為一般，著火區(qū)為0.3 0.3 0.5m 0.5m；燃燒區(qū)在；燃燒區(qū)在4m4m左右，而燃盡區(qū)卻比較長，可達左右，而燃盡區(qū)卻比較長，可達2020多米。多米

6、。根據對根據對R R9090=5=5的煤粉試驗，其中的煤粉試驗，其中9797的可燃的可燃質是在質是在2525的時間內燃盡的，而其余的時間內燃盡的，而其余3 3的可的可燃質卻要在燃質卻要在7575的時間才燃盡。的時間才燃盡。14*31-7 圖圖5-25-2表示三個區(qū)域的火炬情況。表示三個區(qū)域的火炬情況。 14*31-8 氣流溫度的變氣流溫度的變化是在著火區(qū)和燃化是在著火區(qū)和燃燒區(qū)中溫度上升，燒區(qū)中溫度上升，在燃盡區(qū)中溫度下在燃盡區(qū)中溫度下降。降。 氣流進入爐膛時氣流進入爐膛時溫度很低溫度很低( (通常不到通常不到300)300)，加熱到著，加熱到著火點就開始著火，火點就開始著火，隨著著火煤粉增多

7、，隨著著火煤粉增多，溫度上升速度加快。溫度上升速度加快。14*31-9 當可燃質開始大量當可燃質開始大量燃燒，溫度突然很快上燃燒，溫度突然很快上升時，可以認為氣流進升時，可以認為氣流進入燃燒區(qū)。火焰中心溫入燃燒區(qū)?；鹧嬷行臏囟扔卸扔?600 1600 左右。當大左右。當大部分可燃質燒掉后，氣部分可燃質燒掉后，氣流溫度開始下降，這時流溫度開始下降，這時可以認為氣流進入燃盡可以認為氣流進入燃盡區(qū)。區(qū)。 在燃盡區(qū)內，燃燒放在燃盡區(qū)內，燃燒放熱很少，而水冷壁仍在熱很少，而水冷壁仍在不斷吸熱，故煙氣溫度不斷吸熱，故煙氣溫度逐漸下降，到爐膛出口逐漸下降，到爐膛出口降至降至10001000左右。左右。14*

8、31-10煤粉中灰分的含量在整個過程中是不斷增大的。到煤粉中灰分的含量在整個過程中是不斷增大的。到爐膛出口，飛灰中仍會有很少量未燃盡的碳，但一爐膛出口，飛灰中仍會有很少量未燃盡的碳，但一般不超過飛灰總量的般不超過飛灰總量的5 5，而飛灰則高達，而飛灰則高達9595左右。左右。14*31-11氣流中氣流中0 02 2的含量在整個過程中不斷的含量在整個過程中不斷減少，但在燃燒區(qū)減少得很快。減少，但在燃燒區(qū)減少得很快。14*31-12燃燒產物燃燒產物RORO2 2的含量在整個過程中不斷的含量在整個過程中不斷增加，但在燃燒區(qū)增加得特別快。增加，但在燃燒區(qū)增加得特別快。14*31-130 02 2含量在

9、燃燒器出口處約為含量在燃燒器出口處約為2121，到爐膛出，到爐膛出口處下降到口處下降到2 2 4 4。 R0R02 2在燃燒器出口處在燃燒器出口處約為零，到爐膛出口處上升到約為零，到爐膛出口處上升到1616 17 17。14*31-14 總之，火炬工況在燃燒區(qū)都有劇烈的總之，火炬工況在燃燒區(qū)都有劇烈的變化，而在著火區(qū)，尤其是在燃盡區(qū)，變變化，而在著火區(qū)，尤其是在燃盡區(qū)，變化較緩慢?；^緩慢。 由此可見，燃燒過程的關鍵是燃燒階由此可見，燃燒過程的關鍵是燃燒階段。在燃燒階段中焦炭的燃燒是主要的。段。在燃燒階段中焦炭的燃燒是主要的。這是因為：一方面焦炭的燃燒時間最長；這是因為：一方面焦炭的燃燒時間最

10、長；另一方面焦炭中的碳又是大多數固體燃料另一方面焦炭中的碳又是大多數固體燃料可燃質的主要部分，因而是放出熱量的主可燃質的主要部分，因而是放出熱量的主要來源，并決定其他階段的強烈程度。因要來源，并決定其他階段的強烈程度。因此在整個燃燒程中，關鍵在于組織好焦炭此在整個燃燒程中，關鍵在于組織好焦炭中碳的燃燒。中碳的燃燒。14*31-15 二、煤粉氣流的著火與強化二、煤粉氣流的著火與強化 煤粉爐中，煤粉是由煤粉爐中，煤粉是由一次風一次風輸送經燃燒輸送經燃燒器進入爐膛。要使進入爐內的煤粉氣流達到器進入爐膛。要使進入爐內的煤粉氣流達到著火溫度，并進行燃燒，就需要對著火溫度，并進行燃燒，就需要對煤粉氣流煤粉

11、氣流加熱。加熱。 將煤粉氣流加熱到著火溫度所需的熱量將煤粉氣流加熱到著火溫度所需的熱量稱為稱為著火熱著火熱。煤粉氣流的著火熱包括加熱煤。煤粉氣流的著火熱包括加熱煤粉和一次風所需熱量、加熱原煤在制粉系統(tǒng)粉和一次風所需熱量、加熱原煤在制粉系統(tǒng)中蒸發(fā)出來的水分所需熱量以及煤粉中水分中蒸發(fā)出來的水分所需熱量以及煤粉中水分加熱、蒸發(fā)、過熱所需熱量。加熱、蒸發(fā)、過熱所需熱量。14*31-16 要使煤粉氣流著火快，一方面要盡量要使煤粉氣流著火快，一方面要盡量降低著火熱，另一方面要盡快提供著火熱。降低著火熱，另一方面要盡快提供著火熱。 煤粉氣流最好能在離開燃燒器約煤粉氣流最好能在離開燃燒器約200 200 3

12、00mm 300mm處著火，不要超過處著火，不要超過500mm500mm。 著火太遲和著火太早的危害？著火太遲和著火太早的危害？ 煤粉氣流著火熱的來源有兩個方面，煤粉氣流著火熱的來源有兩個方面，一方面是一方面是卷吸卷吸爐膛高溫煙氣而產生的對流爐膛高溫煙氣而產生的對流換熱，另一方面是爐內高溫火焰的輻射換換熱，另一方面是爐內高溫火焰的輻射換熱。兩者之中熱。兩者之中對流換熱是主要的對流換熱是主要的。14*31-17 幾個數據：幾個數據： 正常著火時間正常著火時間0.010.01秒多；秒多； 煤粉在爐膛內的停留時間煤粉在爐膛內的停留時間1 1 2 2秒；秒； 粒徑小于粒徑小于100100微米的煤粉在爐

13、微米的煤粉在爐膛中的升溫速度大于一萬膛中的升溫速度大于一萬/s/s。14*31-18 1. 1.燃料性質燃料性質 燃料中揮發(fā)分、水分、灰分對燃料的著火燃料中揮發(fā)分、水分、灰分對燃料的著火與燃燒均有影響。與燃燒均有影響。 揮發(fā)分的多少對煤的著火和燃燒影響很大。揮發(fā)分的多少對煤的著火和燃燒影響很大。揮發(fā)分低的煤著火溫度高，煤粉進入爐膛后，揮發(fā)分低的煤著火溫度高，煤粉進入爐膛后，加熱到著火溫度所需的著火熱比較多。就是說，加熱到著火溫度所需的著火熱比較多。就是說，必須把煤粉氣流加熱到更高的溫度才能著火，必須把煤粉氣流加熱到更高的溫度才能著火，達到著火所需的時間也長些，著火點離開燃燒達到著火所需的時間也

14、長些，著火點離開燃燒器噴口的距離也長些。器噴口的距離也長些。14*31-19 所以，當燃用無煙煤、貧煤等低揮所以，當燃用無煙煤、貧煤等低揮發(fā)分煤時，為了著火迅速，應提高著火發(fā)分煤時，為了著火迅速，應提高著火區(qū)溫度，使高溫煙氣盡可能多回流一些。區(qū)溫度，使高溫煙氣盡可能多回流一些。揮發(fā)分高的煤著火是比較容易的，這時揮發(fā)分高的煤著火是比較容易的，這時應注意著火不要太早，以免造成結渣或應注意著火不要太早，以免造成結渣或燒壞燃燒器。燒壞燃燒器。 14*31-20 水分大的煤，著火需要的熱量就多。水分大的煤，著火需要的熱量就多。同時由于一部分燃燒熱消耗在加熱水分并使同時由于一部分燃燒熱消耗在加熱水分并使其

15、汽化和過熱上，這就降低了爐內的煙氣溫其汽化和過熱上，這就降低了爐內的煙氣溫度。從而使煤粉氣流卷吸的煙氣溫度以及火度。從而使煤粉氣流卷吸的煙氣溫度以及火焰對煤粉氣流的輻射熱都降低，這對著火顯焰對煤粉氣流的輻射熱都降低，這對著火顯然是不利的。此外，爐內煙氣溫度低，也不然是不利的。此外，爐內煙氣溫度低，也不利于燃燒化學反應的進行，影響煤粉迅速完利于燃燒化學反應的進行，影響煤粉迅速完全燃燒。全燃燒。 灰分多的煤，著火速度慢，對著火穩(wěn)定灰分多的煤，著火速度慢，對著火穩(wěn)定不利，而且燃燒時，灰殼對焦炭核的燃盡起不利，而且燃燒時，灰殼對焦炭核的燃盡起阻礙作用，所以不易燒透。阻礙作用，所以不易燒透。14*31-

16、21 煤粉細度和均勻性指數煤粉細度和均勻性指數 2.2.爐膛溫度爐膛溫度 爐膛溫度高，爐膛溫度高，燃燒器根部回流燃燒器根部回流或補入的熱煙氣或補入的熱煙氣溫度也高，著火時間可以提前，燃燒迅速也易完全。溫度也高，著火時間可以提前，燃燒迅速也易完全。但是，爐溫過高，會造成爐內結渣。但是，爐溫過高，會造成爐內結渣。 在燒低揮發(fā)分煤時，應適當提高爐溫。為此，在燒低揮發(fā)分煤時，應適當提高爐溫。為此，可以采用熱風送粉，敷設衛(wèi)燃（燃燒）帶，保持較可以采用熱風送粉，敷設衛(wèi)燃（燃燒）帶，保持較高負荷等方法。高負荷等方法。 所謂所謂衛(wèi)燃帶衛(wèi)燃帶是指在燃燒器區(qū)域用鉻礦砂等耐火是指在燃燒器區(qū)域用鉻礦砂等耐火涂料將部分

17、水冷壁遮蓋起來以形成高溫燃燒的地帶。涂料將部分水冷壁遮蓋起來以形成高溫燃燒的地帶。衛(wèi)燃帶雖是穩(wěn)定低揮發(fā)分煤粉著火的有效措施，但衛(wèi)燃帶雖是穩(wěn)定低揮發(fā)分煤粉著火的有效措施，但往往是結渣的發(fā)源地。目前認為，只有不得已時才往往是結渣的發(fā)源地。目前認為，只有不得已時才敷設。敷設。 14*31-22 3. 3.一次風溫一次風溫 采用高溫預熱空氣作為一次風來輸送煤采用高溫預熱空氣作為一次風來輸送煤粉，由于提高了煤粉氣流的初溫，減少了煤粉，由于提高了煤粉氣流的初溫，減少了煤粉氣流達到著火溫度所需的著火熱，從而使粉氣流達到著火溫度所需的著火熱，從而使著火時間縮短。因此在燃用無煙煤、劣質煤著火時間縮短。因此在燃用

18、無煙煤、劣質煤和某些貧煤時，廣泛采用熱風送粉。和某些貧煤時，廣泛采用熱風送粉。 4.4.一次風量和風速一次風量和風速 一次風量以能滿足揮發(fā)分的燃燒為原一次風量以能滿足揮發(fā)分的燃燒為原則。增大一次風量，相應地增大了著火熱，則。增大一次風量，相應地增大了著火熱，對著火不利。減小一次風量，會使著火熱顯對著火不利。減小一次風量，會使著火熱顯著降低，從而加快著火。但如果一次風量過著降低，從而加快著火。但如果一次風量過低，則由于著火燃燒初期得不到足夠的氧氣低，則由于著火燃燒初期得不到足夠的氧氣而影響揮發(fā)分的著火燃燒，從而阻礙著火的而影響揮發(fā)分的著火燃燒，從而阻礙著火的繼續(xù)擴展。繼續(xù)擴展。 14*31-23

19、 通常一次風量的大小是用通常一次風量的大小是用一次風率一次風率來表示，它來表示，它是指一次風量占爐膛出口相應總風量的百分數。各是指一次風量占爐膛出口相應總風量的百分數。各種煤的一次風率推薦值見表種煤的一次風率推薦值見表5-15-1所示。所示。 一次風速一次風速對著火過程也有影響。一次風速過高，對著火過程也有影響。一次風速過高，必將使著火推遲，致使著火距離拉長而影響整個燃必將使著火推遲，致使著火距離拉長而影響整個燃燒過程；而一次風速過低，會造成一次風管堵塞，燒過程；而一次風速過低，會造成一次風管堵塞，由于著火提前，還可能燒壞燃燒器。由于著火提前，還可能燒壞燃燒器。14*31-24 二次風混入一次

20、風的時間二次風混入一次風的時間要合適。如果要合適。如果在著火前就混入，等于加大了一次風量，在著火前就混入，等于加大了一次風量，使著火推遲；如果二次風過遲混入，又會使著火推遲；如果二次風過遲混入，又會使煤粉氣流著火后的燃燒缺氧所以二次使煤粉氣流著火后的燃燒缺氧所以二次風應在著火后及時混入。風應在著火后及時混入。 二次風一下子全部混入一次風對燃燒二次風一下子全部混入一次風對燃燒也是不利的。因為二次風的溫度大大低于也是不利的。因為二次風的溫度大大低于火焰溫度，大量低溫二次風混入會使火焰火焰溫度，大量低溫二次風混入會使火焰溫度降低，燃燒速度減慢，甚至造成熄火。溫度降低，燃燒速度減慢，甚至造成熄火。 二

21、次風最好能按燃燒區(qū)域的需要分期二次風最好能按燃燒區(qū)域的需要分期分批送入分批送入。做到使燃燒不缺氧，又不會降。做到使燃燒不缺氧，又不會降低火焰溫度，這樣燃燒才能完全。低火焰溫度，這樣燃燒才能完全。 14*31-25 二次風速一般應大于一次風速二次風速一般應大于一次風速。二。二次風速比較高，才能使空氣與煤粉充分次風速比較高，才能使空氣與煤粉充分混合。但是二次風速又不能比一次風速混合。但是二次風速又不能比一次風速大得過多，否則會迅速吸引一次風，使大得過多，否則會迅速吸引一次風，使一二次風混合提前，以致影響著火。最一二次風混合提前，以致影響著火。最適宜的一、二次風速與燃用的煤種和燃適宜的一、二次風速與

22、燃用的煤種和燃燒器的型式有關，其推薦值見表燒器的型式有關，其推薦值見表5-25-2。14*31-2614*31-27 5.5.燃燒時間燃燒時間 燃燒時間對煤粉燃燒完全程度影響很燃燒時間對煤粉燃燒完全程度影響很大。燃燒時間的長短取決于大。燃燒時間的長短取決于爐膛容積爐膛容積的大的大小。一般說來，容積越大，則煤粉在爐膛小。一般說來，容積越大，則煤粉在爐膛中的停留時間越長。此外，燃燒時間的長中的停留時間越長。此外，燃燒時間的長短還與爐膛短還與爐膛火焰充滿程度火焰充滿程度有關?；鹧娉錆M有關?；鹧娉錆M程度差，就等于縮小了爐膛容積。燃用低程度差，就等于縮小了爐膛容積。燃用低揮發(fā)分煤時，應適當加大爐膛容積，

23、以延揮發(fā)分煤時，應適當加大爐膛容積，以延長燃燒時間。長燃燒時間。 14*31-28 6. 6.鍋爐的運行負荷鍋爐的運行負荷 鍋爐負荷降低時，爐膛平均煙溫降低，燃鍋爐負荷降低時，爐膛平均煙溫降低，燃燒器區(qū)域的煙溫也將降低，這對煤粉著火是不燒器區(qū)域的煙溫也將降低，這對煤粉著火是不利的。當鍋爐負荷低到一定程度時，就會危及利的。當鍋爐負荷低到一定程度時，就會危及著火的穩(wěn)定性，甚至引起滅火。因此，煤粉爐著火的穩(wěn)定性，甚至引起滅火。因此，煤粉爐的負荷調節(jié)范圍常受著火焰穩(wěn)定性的限制。通的負荷調節(jié)范圍常受著火焰穩(wěn)定性的限制。通常把不投油能保證著火穩(wěn)定的最低負荷，稱為常把不投油能保證著火穩(wěn)定的最低負荷，稱為最低穩(wěn)燃負荷最低穩(wěn)燃負荷。對于因態(tài)排渣煤粉爐，最低穩(wěn)。對于因態(tài)排渣煤粉爐，最低穩(wěn)燃負荷為額定負荷的燃負荷為額定負荷的3030 7070。 14*31-29 強化煤粉氣流燃燒的各種措施強化煤粉氣流燃燒的各種措施 ( (一一) )