燃料燃烧的基本概念

2015年07月10日

燃料燃烧的基本概念 锅炉燃烧是个复杂的化学—物理过程,其影响因素很多。 一、燃烧设备的分类 1.层燃炉——固体燃料被层铺在炉排上进行层状燃烧的锅炉,如:手烧炉、链条炉、抛煤机炉等; 2.室燃炉——燃料呈雾状细颗粒随空气喷入炉内呈悬浮状燃烧的锅炉,如:煤粉炉、油炉、气炉等; 3.沸腾炉——燃料被气流托起携带呈上下翻滚沸腾状燃烧的锅炉,如:流化床、鼓泡床、循环流化床、增压流化床等; 二、固体燃料的燃烧过程 1. 燃料燃烧的几个阶段: 着火前的热力准备阶段; 挥发份着火与焦炭的燃烧阶段; 灰渣形成及燃尽阶段。 2. 燃料完全燃烧的必备条件 保持一定的高温环境; 供给足够而适度的空气量,并确保燃料与空气有良好 的接触和充分混合的氛围; 燃料要有一定的燃烧时间及燃烧空间; 及时排出低温燃烧产物(如:低温烟气和灰渣)。 三、燃料的燃烧反应速度 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。 反应速度——单位时间内、单位体积中反应物消耗或产物生成的摩尔数,mol/(m3.s)。燃烧技术中常采用炉膛容积热强度qv和面积热强度qf 来表征燃烧反应速度。 化学条件:燃料氧化反应的化学反应速度,其影响因素有:温度、反应物质的浓度及反应空间的压力等;在锅炉燃烧技术中,其影响因素主要是温度。 物理条件:燃烧空气与燃料的相对速度,气流扩散速度及热量传递速度等;在锅炉燃烧技术中,起主要作用的是气流扩散速度,包括氧气向碳粒表面的扩散和燃烧产物的反向扩散。 影响反应速度的因素: 反应物质(燃料)的特性,E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。 其中温度是最重要的燃烧反应影响因素。 1. 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/(mol.K); E——化学反应活化能, T─绝对温度,K。 2. 气流扩散能力对燃烧速度的影响 气流扩散能力决定于氧气浓度,遵循如下关系式: M——表征气流扩散速度的量; Dk——扩散速度常数,主要取决于气流速度; Cql,Cjt、——气流和焦炭表面的氧气浓度。 温度和气流扩散速度在燃料燃烧不同区段有着不同的影响。由此燃料的燃烧过程可以分成三种不同的燃烧区域: 1). 动力燃烧区: 燃烧速度取决于温度亦即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 2). 扩散燃烧区: 燃烧速度取决于气流的扩散速度的工况,扩散燃烧工况所在的燃烧区域为扩散燃烧区 3). 过渡燃烧区: 动力燃烧区及扩散燃烧区之间的区域为过度燃烧区 四、着火 1. 链式着火: 是由于燃烧链锁反应的分支,使活化中心浓度迅速增加,导致反应速度急剧加速 2. 热力着火: 是指由于系统内热量积聚,引起化学反应速度按阿累尼乌斯指数函数关系迅速猛增。 在实际燃烧过程中,不可能有单纯的支链着火或热力着火,往往是两种同时存在,并相互促进。一般说来,在高温下,热力着火是引起着火的主要因素;而在低温时,支链着火则起主导作用。 五、混合   扩散 ;自由射流 ;平行射流 ; 相交射流 ;旋转射流 ;一次风和二次风

来源:鼎焰能源科技(上海)有限公司
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