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《第5章 锅炉燃烧原理及燃烧系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、§5煤粉炉燃烧原理和燃烧设备第5章§5.1燃烧化学反应动力学基础锅炉燃烧过程是个复杂的化学—物理过程，燃烧速度取决于化学条件和物理条件。燃料的燃烧化学反应可表示为反应速度--单位时间内,单位体积中反应物消耗或生成物的摩尔数，摩尔/(m3/s)。燃料氧化剂燃烧产物以氧化剂B计算的化学反应速度氧化剂B的浓度一、燃烧化学反应速度1.化学反应速度2.影响反应速度的因素反应物质（燃料）的特性，E(活化能)降低，反应速度提高；温度，温度提高，分子平均动能增加，碰撞机会增加。浓度：提高，碰撞机会增加压力：提高，单位体积分子数增加，碰撞机会增加l??其中温度是最重要的
2、燃烧反应影响因素，1)浓度的影响：碳粒燃烧的化学反应速度常数碳粒燃烧的化学反应速度碳粒表面的氧浓度2.温度对燃烧速度的影响遵循阿累尼乌斯定律：式中：K--表征化学反应速度的常数；K0--频率因子；R--通用气体常数，R＝8.314kJ/(Kmol.K)；E--化学反应活化能,kJ/Kmol；，T─绝对温度，K。实际的锅炉燃烧过程、压力和浓度可认为基本不变,所以温度是影响反映速度的主要因素。3.连锁反应在化学反应中会自动生成一系列新的活化中心、使反应由许多中间过程组成,即连锁反应。如500°C时氢的燃烧,连锁反应使反应速度加快。4.催化剂作用催化剂可大大
3、加快反应速度。气流扩散能力决定于氧气浓度，氧的扩散速度遵循如下关系式：二.氧的扩散速度扩散速度常数表征氧气扩散速度的量；炭表面的氧气浓度炭周围介质中的氧气浓度。主要取决于气流速度；W为气流和炭粒的相对速度,炭粒直径是d三.燃烧速度与燃烧区域1.碳粒的燃烧过程和燃烧速度氧从周围环境扩散到碳粒表面→氧被碳粒表面吸附→碳粒表面燃烧→燃烧产物由碳粒表面解吸附→燃烧产物离开碳粒表面,扩散到周围环境。1)燃烧过程:2)燃烧速度:折算公式碳粒表面燃烧速度折算系数kZ2.燃烧区域燃料的燃烧过程可以分成三种不同的燃烧区域：温度较低，低于１０００°Ｃ燃烧速度取决于温度亦即
4、取决于化学反应速度的工况，动力燃烧工况所在的燃烧区域为动力燃烧区１）动力燃烧区：4-2煤和煤粉的着火和燃烧一。热力着火1.着火和着火温度着火是燃烧的准备阶段、当燃料温度达到一定程度时,缓慢的氧化反应转变为剧烈的氧化反应。这一瞬间现象称为燃料着火。此时的温度叫做着火温度或着火点。锅炉燃烧设备中、着火的发生是由于温度不断升高引起的,这种着火称为热力着火。2.煤粉空气混合物的着火与熄火Q1煤粉空气混合物燃烧放热Q2向周围介质的散热k0频率因子，常数CbO2煤粉反应表面氧浓度b氧的反映系数E活化能kj/kmolR通用气体常数8.314kj/kmol。KV可燃混
5、合物容积Qr可燃反应热综合放热系数炉膛壁面面积炉膛壁面温度反应系统温度２.着火热550煤粉气流着火温度测试设备1000900840750650测试设备燃料着火温度°C无烟煤烟煤Vdaf=40％贫煤烟煤Vdaf=30%烟煤Vdaf=20%褐煤Vdaf=50％Vdaf=14%Vdaf=4%煤粉气流着火温度1)着火热的组成把煤粉气流加热到着火温度所需要的热量称着火热。包括加热煤粉和空气(一次风),使煤粉气流中的水分蒸发和过热所需要的热量。2)着火热的来源炉膛内高温烟气的对流换热;炉膛内高温火焰的辐射换热。以对流换热为主。3)着火位置:离开燃烧器200~300
6、毫米处,最多不超过500毫米。二．煤粉的燃烧过程１)着火前的准备阶段－－吸热阶段温度升高→水分蒸发→挥发分析出→开始着火。2)燃烧阶段－－放热阶段,高速燃烧化学反应。烟气温度达到最大值1.燃烧阶段3)燃尽阶段氧气浓度减少、燃烧速度减缓,放热量小于水冷壁吸热量、烟气温度逐渐降低,此过程最长。2.碳粒的燃烧机理１)煤的燃烧过程主要是碳的燃烧。2)温度低于1200°C时3)温度高于1200°C时a)温度低于1200°C时b)温度高于1200°C时三．影响煤粉气流着火的因素1.燃料的性质2.炉内的散热条件3.煤粉气流的初温4.一次风量和一次风速5.燃烧器的结构
7、特性输送煤粉的风叫一次风,一次风量占炉膛出口总风量的百分比叫做一次风率。一次风率的最佳值,一次风速的最佳值。直接影响一次风和二次风的混合情况,燃烧器出口截面越大着火点离喷口越远尽量采用尺寸小的小功率燃烧器6.锅炉负荷低负荷不利与锅炉稳定运行。四。完全燃烧条件1.燃烧效率1)保持一定的高温环境；2)供给足够而适度的空气量，并确保燃料与空气有良好3)的接触和充分混合的氛围；4)燃料要有一定的燃烧时间及燃烧空间；5)及时排出低温燃烧产物（如：低温烟气和灰渣）。2.燃料完全燃烧的必备条件五。强化煤粉气流燃烧的措施1.提高热风和一次风温度2.限制一次风量3.合理
8、送入二次风4.保持着火区高温5.选择适当煤粉细度6.强化燃烧阶段和燃尽阶段7.合理组织炉内空气
