煤的燃烧基本理论资料
煤粉燃烧及设备
• 3.煤粉燃烧的过程 • 煤粉在炉内的燃烧过程分为三个阶段，即着火 前的准备阶段(干燥，挥发阶段)、燃烧阶段和 燃烬阶段，煤粉在炉膛内，必须在短短的两秒 钟左右的时间里，经过这三个阶段，将可燃质 基本烧完。着火是燃烧的准备阶段，而燃烧又 给着火提供必要的热量来源，这两个阶段是相 辅相成的。对应于煤粉燃烧的三个阶段，可以 在炉膛中划出三个区，即着火区、燃烧区与燃 烬区。大致可以认为：喷燃器出口附近是着火 区，炉膛中部与燃烧器同一水平以及稍高的区 域是燃烧区，高于燃烧区直至炉膛出口的区域 都是燃烬区。其中燃烬区却比较长。
• 2.煤的组成及各种成分： • 元素分析和工业分析 • 元素分析只能确定元素含量的质量百分比，它不 能表明煤中所含的是何种化合物，因而也不能充 分确定煤的性质。但是，元素组成与其他特性相 结合可以帮助我们判断煤的化学性质。 • 元素分析比较繁杂。 • 电厂一般只作工业分析，它能了解煤在燃烧时的 主要特性。
项 全水分 干燥基水分 收到基灰分 收到基碳 收到基氢 收到基氧 收到基氮 收到基硫 可磨性指数 干燥无灰基挥发 分 目 符号 Mt Mad Aar Car Har Oar Nar Sar HGI Vdaf % kJ/kg 单位 % % % % % % % % 设计煤种 平朔安太堡煤 7.3 2.4 21.3 57.37 4.19 7.57 1.4 <0.87 56 37.7 22000 校核煤种 1 晋北煤 9.61 2.85 19.77 58.56 3.36 7.28 0.79 0.63 57.64 32.31 22441 校核煤种 2 云峰混煤 2.6 1.25 29.16 53.94 3.44 9.52 0.87 0.47 58 36.23 20990
收到基低位发热 Qnet，ar 量
煤燃烧主要发生反应的化学方程式
煤燃烧主要发生反应的化学方程式煤燃烧是一种复杂的化学反应过程，涉及多个反应步骤。
主要的燃烧反应可以用以下方程式表示：C + O2 → CO22C + O2 → 2COC + 1/2O2 → CO这些方程式代表了煤的三种不同燃烧方式。
下面我将逐步解释这些反应，并符合标题中心扩展下的描述。
煤燃烧的基本原理是煤中的碳与氧气发生反应，生成二氧化碳和一些其他气体。
这些反应是放热反应，也就是产生热能的过程。
第一个方程式表示的是完全燃烧的情况。
在充足的氧气存在下，煤中的碳与氧气反应，生成二氧化碳。
这是煤燃烧最理想的情况，也是最充分利用煤的能量的方式。
二氧化碳是一种温室气体，对全球气候有着重要影响。
第二个方程式表示的是不完全燃烧的情况。
当氧气供应不足时，煤中的碳与氧气反应，生成一氧化碳。
一氧化碳是一种无色无味的有毒气体，对人体和环境都有害。
因此，不完全燃烧的情况应尽量避免。
第三个方程式表示的是在非常缺氧的条件下，煤中的碳与氧气反应，生成一氧化碳。
一氧化碳是一种无色无味的有毒气体，对人体和环境都有害。
因此，非常缺氧的条件下的燃烧情况也应尽量避免。
煤燃烧主要发生的反应包括完全燃烧、不完全燃烧和非常缺氧燃烧。
完全燃烧是最充分利用煤能量的方式，生成的产物是二氧化碳。
不完全燃烧和非常缺氧燃烧则会生成一氧化碳，对人体和环境有害。
因此，在煤燃烧过程中，我们需要保证充足的氧气供应，以避免不完全燃烧和非常缺氧燃烧的情况发生。
这些化学方程式描述了煤燃烧的基本反应过程，但实际的煤燃烧过程还涉及其他复杂的反应，例如煤中的硫和氮与氧气的反应，会生成二氧化硫和氮氧化物等有害气体。
因此，在实际的煤燃烧过程中，还需要采取一系列措施来减少这些有害气体的排放，以保护环境和人类健康。
总结起来，煤燃烧主要发生的反应包括完全燃烧、不完全燃烧和非常缺氧燃烧。
完全燃烧是最理想的情况，生成的产物是二氧化碳。
不完全燃烧和非常缺氧燃烧会生成一氧化碳，对人体和环境有害。
煤自燃参数
煤自燃参数
煤自燃是指煤在无外界火源的情况下，在一定条件下自行燃烧的现象。
煤自燃参数是指影响煤自燃过程的各种因素，包括煤的成分、含水率、粒度、储存方式等。
煤的成分对其自燃性能有着重要影响。
不同种类的煤具有不同的成分，其中含有的挥发分和固定碳含量是决定自燃性能的关键因素。
挥发分是指在加热过程中从煤中挥发出的气体和液体物质，而固定碳则是指在加热过程中残留的固体物质。
一般来说，挥发分含量高的煤更容易自燃，而固定碳含量高的煤则较难自燃。
煤的含水率也对其自燃性能有一定影响。
含水率较高的煤由于水分的存在，可以降低煤的自燃倾向。
因为水分具有降低煤的燃点和吸热效应的作用，从而减缓了煤的自燃速度。
而含水率较低的煤则容易发生自燃，因为水分的减少使得煤的易燃物质更易暴露在空气中。
煤的粒度也是影响煤自燃性能的重要参数。
煤的颗粒越细，其表面积就越大，与空气的接触面积也就越大，从而更容易发生自燃。
因此，细粒煤比粗粒煤更容易自燃。
储存方式也会对煤的自燃性能产生影响。
如果煤的堆放方式不当，容易导致煤堆内部的温度升高，进而引发自燃。
因此，在煤的储存过程中，应注意保持良好的通风条件，避免煤堆内部温度过高。
煤自燃参数包括煤的成分、含水率、粒度和储存方式等因素。
了解这些参数对煤的自燃性能的影响，可以帮助我们更好地预防和控制煤自燃事故的发生，确保煤的安全储存和使用。
燃烧过程的基本理论
煤粉着火的主要加热源
• 要使煤粉着火。必须要有热源将煤粉加热到足够 高的温度。这个热源主要包括：煤粉气流卷吸回 流的高温烟气；火焰、炉墙等对煤粉的辐射；燃 料进行化学反应释放的热量 • 建模，研究结果表明：煤粉气流中，只有表面一 层煤粉可以接受辐射加热，考虑到这一影响，说 明煤粉气流的着火主要靠高温烟气回流 • 为了使煤粉气流更快加热到煤粉颗粒着火温度， 不能把燃烧所需要的空气全部用来输送煤粉，而 是用一部分输送煤粉，这部分为一次风，其余的 为二次风和三次风
活化能 E 破坏原有化学键并建立新化学键所必须消耗的能量，具有活化能 的分子为活化分子。活化能 E与反应物种类有关，挥发分含量小的煤，E大 在一定的温度下，活化能 E越大，则反应速度常数 k值越小，反应速率越小； 而在一定的活化能 E下，温度越高，则反应速度常数k值越大，反应速率越 大 不同反应活化能不同，而且正反应和逆反应的活化能也不同。（见书119页）
§6-2煤、焦炭和煤粉的燃烧
一、煤粉燃烧燃烧的四个阶段 预热、干燥(吸热) 挥发分析出(热解),并着火 燃烧(挥发分、焦炭)(保证O2、足够温度 ) 燃尽（残余焦炭→灰渣）影响q4 着火是前提、燃尽是目的 如何强化着火→第四节 如何强化燃烧、燃尽→第五节 煤粉的燃烧，四个阶段往往交错进行，挥发分析出几乎延续 到煤粉燃烧的最后阶段，甚至是更小的粒子先着火
M M ar M mf 2510 cq T0 100 (6 45) Br ar 2510 cq Tzh 100 100 M 100 mf
第一项为加热煤粉和一次风所需热量 第二项为煤粉中水分蒸发、过热所需热量 请问第二项中两个水分的意思？为什么要减？ 着火热大，着火所需时间长，着火点离开燃烧器喷口的距离大，着火困难
说明粉煤燃烧的基本过程。
说明粉煤燃烧的基本过程。
粉煤燃烧是指将煤炭经过破碎、磨煤等工艺处理后，被制成细小颗粒的煤粉，在一定条件下与空气进行燃烧反应的过程。
粉煤燃烧是一种重要的能源利用方式，广泛应用于发电、工业生产以及家庭供暖等领域。
下面将详细介绍粉煤燃烧的基本过程。
粉煤燃烧过程主要包括预处理、燃烧反应和燃烧产物排放三个阶段。
首先是预处理阶段，煤炭经过破碎、筛分等工艺，将其碎块煤转化为适合燃烧的粉煤。
这一步骤可以增加煤粉的挥发份和可燃成分，提高燃烧效率。
接下来是燃烧反应阶段。
粉煤需要与一定量的空气在适宜的条件下进行反应才能释放热能。
首先，在燃烧设备内部，通过给粉煤喷油嘴喷入适量的空气，实现煤粉与空气的混合，形成煤粉-空气悬浮云。
然后，在适宜的温度和压力下，点火使煤粉燃烧起来。
在点火初期，煤粉颗粒表面的挥发份开始释放，形成一层煤气云包围在粉煤颗粒周围。
接着，在高温下，挥发份开始分解并发生燃烧反应，产生大量的燃烧产物，如水蒸气、二氧化碳、一氧化碳等。
同时，煤炭中的碳元素继续氧化，释放出更多的热能，进一步维持燃烧反应。
这个过程会一直持续，直到煤粉完全燃烧为止。
最后是燃烧产物排放阶段。
粉煤燃烧会产生各种燃烧产物，其中包括大量的二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等。
这些产物需要通过烟囱排放到大气中，对环境产生一定的影响。
为了减少对环境的污染，燃烧设备需要通过脱硫、脱氮等净化装置将燃烧产物进行处理，达到减少排放的效果。
总的来说，粉煤燃烧是一种将煤炭通过破碎、磨煤等工艺制成细小颗粒，在适宜条件下与空气进行燃烧反应的过程。
它具有高燃烧效率、广泛应用等优点，但同时也会产生一定的燃烧产物排放。
因此，人们需要在粉煤燃烧过程中加强对排放物的净化处理，保护环境、促进可持续发展。
煤炭的燃烧过程如何？
煤炭的燃烧过程如何？煤炭是一种常见的化石燃料，其燃烧过程涉及到一系列复杂的物理和化学反应。
了解煤炭燃烧过程的基本原理，有助于我们更好地理解能源转化的机制和环境保护的重要性。
本文将以有序列表的形式介绍煤炭的燃烧过程。
一、预热和失水在燃烧之前，煤炭通常需要进行预处理，以提高燃烧效率。
首先，煤炭中的某些成分会在100摄氏度左右蒸发，这个过程称为失水。
煤炭中的水分含量越高，其燃烧过程中需要消耗的热量越多，因此在工业和能源生产中，通常会对煤炭进行干燥处理。
二、热解和燃烧煤炭的燃烧过程可分为两个阶段：热解和燃烧。
热解是指在高温下，煤炭中的有机化合物分解成气体和固体产物的过程。
在这个过程中，煤炭中的碳、氢和氧原子重新组合形成一系列产物，如一氧化碳、氢气和甲烷等。
这些气体可以继续燃烧，产生热量和二氧化碳。
同时，煤炭中的灰分和硫分等无机物也会在热解过程中释放出来。
三、气相和固相反应煤炭的燃烧过程中存在着气相和固相两种反应。
气相反应是指在高温下，煤炭燃烧产生的气体与空气中的氧气发生反应，生成二氧化碳和水蒸气等产物。
固相反应是指煤炭中的颗粒物质，在高温下分解和燃烧，形成烟尘和灰渣等固体产物。
这些反应过程共同发生，决定了煤炭的燃烧效率和产物的生成。
四、燃烧的影响因素煤炭的燃烧过程受到多种因素的影响。
首先，煤炭的品质和组成决定了燃烧的效果。
高品质的煤炭通常含有较多的碳和较少的矿物质，因此其燃烧效率更高。
其次，煤炭的粒径和填充密度也会影响燃烧反应的速率和程度。
此外，煤炭的供气速度、气体混合程度和燃烧温度等操作参数也会对燃烧过程造成影响。
五、环境问题和煤炭燃烧尽管煤炭是一种主要的能源来源，但其燃烧过程也带来了严重的环境问题。
煤炭燃烧释放出的二氧化碳是温室气体的主要来源之一，对全球气候变化产生重大影响。
此外，煤炭燃烧还会释放出大量的有害气体和颗粒物，造成空气污染和健康问题。
因此，减少煤炭的使用和改善燃烧技术，已成为全球范围内的重要课题。
第五章 煤粉燃烧理
dC
a b k AC A C B
k k0e
E RT
b wB k 0 C B e
E RT
3、活化能的影响：在一定温度下，活化能越大，活化分子 数越少，则化学速度越慢；反之，若活化能越小，化学反应 速度就越快。在相同条件下，不同燃料的焦碳的燃烧反应， 其活化能是不同的，高挥发分煤的活化能较小，低挥发分煤 的活化能较大。各类煤的焦炭按方程反应的活化能的值 (MJ/kmol) 分别为： 褐煤：92~105；烟煤：117~134；无烟煤：140~147 4、压力对化学反应速度的影响 在反应容积不变的情况下，反应系统压力的增高，就意 味着反应物浓度增加，从而使反应速度加快。化学反应速度 与反应系统压力的次方成正比：
r kC0
当温度很高时（＞1400℃），化学反应速度常数随温度的升 高而急剧增大，炭粒表面的化学反应速度很快，以致耗氧速 度远远超过氧的供应速度，炭粒表面的氧浓度实际为零。这
时»，则 ks≈ ， k
r kC0
3、过渡燃烧区 介于上述两种燃烧区的中间温度区，化学反应 速度常数与氧的扩散速度系数处于同一数量级，因 而氧的扩散速度与炭粒表面的化学反应速度相差不 多，这时化学反应速度和氧的扩散速度都对燃烧速 度有影响。这个燃烧反映温度区称为过渡燃烧区。 在过渡燃烧区内，提高反应系统温度，改善氧的扩 散混合条件，强化扩散，才能使燃烧速度加快。 在煤粉锅炉中，只有那些粗煤粉在炉膛的高温 区才有可能接近扩散燃烧。在炉膛燃烧中心以外， 大部分煤粉是处于过渡区甚至动力区的。煤粉锅炉 着火区是动力区。 因此煤粉锅炉提高炉膛温度和氧的扩散速度都可 பைடு நூலகம்强化煤粉的燃烧过程。
B ks r
第九章 煤炭燃烧
图9-4 逆流式层状燃烧示意图
这种燃烧方式为 人工操作，劳动强 度大，一般锅炉容 量在2 t/h以下，属 小型燃煤炉。此外， 由于固定床本身燃 烧特性所限，燃烧 效率低，现逐渐被 机械化操作的层燃 方式所代替。
1-炉门；2-炉排；3-燃烧层；4-炉膛；5-汽锅管束；6-灰门
图9-5 链条炉结构 简图 1-煤斗；2-煤闸门； 3-炉排；4-分区送 风仓；5-防渣箱； 6-看火孔及检查 门；7-除渣板； 8-渣斗；9-灰斗
第四节 煤炭燃烧设备
• 煤的燃烧设备种类较多，可分为锅炉、工业窑 炉、饮食灶具及其他燃烧设备等，其中锅炉是 煤燃烧设备中应用最广、煤炭消耗最多的设备 形式。
• 锅炉亦可称蒸汽发生器，它是一种主要以生产 蒸汽或热水为目的的换热设备。燃料在炉内燃 烧，将自身化学能转化为燃烧产物的热能，高 温燃烧产物与锅内水进行热交换，将水加热成 热水或汽化为蒸汽。这些热水或蒸汽或作为热 载体或作为动力用于各种工业过程。
燃烧中污染物排放控制技术
• 燃烧中氮氧化物的排放控制技术 煤燃烧过程中产生的氮氧化物主要是NO和 NO2，这二者通称为NOx。此外，还有少量的氧 化二氮（N2O）。 煤燃烧过程中，生成NOx的途径主要有三个： （1）热力型NOx，由空气中的氮气在高温下氧化 而生成；（2）燃料型NOx，由燃料中含有的氮化 合物在燃烧过程中热分解后氧化生成；（3）快 速型NOx，燃烧时空气中的氮和燃料中的CH等离 子团发生复杂反应而生成。
第九章
煤炭燃烧
煤炭燃烧是煤中可燃质的完全氧化过程，是发光 发热的剧烈化学反应。燃烧放出大量热，形成高温 烟气和灰渣作为燃烧产物。燃烧常在一定温度下方 可进行。常温下，煤也能被空气中的氧所氧化，但 氧化速度很慢，不形成燃烧。只有当温度达到煤的 燃点后，才能形成稳定燃烧。 煤炭完全燃烧的充要条件有：(1) 燃料（煤）； (2) 充分的氧化剂（空气）；(3) 高温环境；(4) 足够 的燃烧时间；(5) 燃料与氧化剂的良好接触和混合。
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试样称重(m1) 110℃ 称重(m2)900℃干馏7min 称重(m3) 燃烧 称重(m4)
则： A m4 100% ； m1
M m1 m2 100% ； m1
V m2 m3 100% m1
FC m3 m4 100% m1
§1-2 煤的发热量（热值）
一、发热量（热值）的概念 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(20℃)
100 Mad 100
干燥无灰基 100 (Mar Aar) 100 (Mad Aad)
100
100
100
100
100 Mad 100 (Mad Aad)
100 1
100 Ad
100 Ad
1
100
(二) 工业分析法
1. 组成：
volatile-ness
fixed
包括挥发分(V)、固定炭(FC)、 水分(M) 和灰分(A)。 2. 分析方法：采用称重法。
干燥基 空气干燥基Hale Waihona Puke 收到基3. 组成的换算
燃料组成的换算系数
所要换算的“基”
已知“基” 收到基 空气干燥基 干燥基 干燥无灰基
收到基
1
100 Mad
100
100
100 Mar
100 Mar 100 (Mar Aar)
空气干燥基 100 Mar
100 Mad
1
干燥基
100 Mar 100
时所放出的热量，kJ/kg 。
根据产 物中水 的状态 分为：
高位发热量(Qgr )：指燃烧产物中的水蒸气全部凝结为20℃
液态水时的发热量。 (gross—总的 )
低位发热量(Qnet)：指燃烧产物中的水以20℃蒸气存在时
的发热量。 (net—实得的)
实际上，Qnet更接近于实际，因此，燃烧计算中用Qnet 。不特指时 发热量一般均指Qnet 。
烟煤 10～45
无烟煤 ＜10
1. 褐煤
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。
性质：刚开采出的褐煤的水分约为20～40％，风干后为12～3％， Ad=0.5％～50％，发热量约为1300～17000 kJ/kg。
用途：制造煤气，锅炉燃料。
2. 烟煤
(4)干燥无灰基：
dried ash-free
指无水无灰的煤的组成，用下角标“daf ”表示。
Cdaf％+Hdaf％+Sdaf％+Odaf％+Ndaf％=100％
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。
C
HON
SA
M
干燥无灰基
Mar,in Mar.f
第一部分 煤的燃烧基本理论
河北联合大学 裴秀娟 2013.8
主要内容
❖ §1-1 煤的种类和组成 ❖ §1-2 煤的发热量 ❖ §1-3 燃烧计算 ❖ §1-4 煤燃烧的基本理论
§1-1 煤的种类和组成
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。
煤种 Vdaf /％
褐煤 ＞37
即用元素表示燃料组成的分析方法。
1. 组成：主要包括C、H 、S 、O、N等五种元素和灰分(A)、水分(M) 。
CO
煤中含量最多的可燃元素，
C
一般含量为15～99%
C+O2
2
CO
H
可燃氢(净氢)：与碳和硫相结合的氢
不燃氢：与氧相结合的氢
2H2 + O2= 2H2O
S
可燃组分
S + O2 = SO2
燃烧产物对设备 及环境有害
O、N
A (ash)
不可燃组分，降低了煤的燃烧能力
灰分是指煤中不能燃烧的矿物杂质
★ 灰分，可燃成分，发热量 ★ 灰分，燃烧速度及燃烧温度
M (moisture )
不燃组分，降低煤的品质
元素分析中的S、O、N、A、M 均为煤的有害成分。
2. 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 较大的变动，故表示煤的组成时，必须说明所选煤的基准。
即 Cad％+Had％+Sad％+ Oad％+Nad％+Aad％+Mad％=100％ 注：将煤样在20℃和相对湿度为70%的空气中连续干燥1h后质量变化
不超过0.1%的煤样
内在水(Mar, inh )：空气干状态下残留在煤中的水分。(inherent) Mar 外在水(Mar, f )：在干燥过程中逸出的水分。（ free）
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。
性质：挥发分10％～45％，固定碳35％～75％，灰分7～30％；水分3～
18％；发热量21000～29000 kJ/kg；着火温度400～500℃ 。 用途：适合于作水泥回转窑燃料。
3. 无烟煤
挥发份含量低，燃点较高，燃烧时没有粘结性。
表示煤的组成的常用基准有： (1)收到基：
actualy received
指实际使用的煤的组成，用下角标“ar”表示。
即 Car％+Har％+Sar％+Oar％+Nar％+Aar％+Mar％=100％
注：在煤的燃烧计算中必须用此基准的组成 。
(2)空气干燥基（又称为分析基）:
air dried
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 。
无烟煤（Vdaf ≤10％ ）：
Qnet,ad = Ko-360 Mad-385Aad-100Vad
即
Mar = Mar, inh + Mar, f
但是，Mar, inh ≠ Mad
M ar ,inh
M ad
100 Mar, f 100
(3)干燥基： 指绝对干燥的煤的组成，用下角标“d ”表示。 (dry) Cd％+Hd％+Sd％+Od％+Nd％+Ad％=100％
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。
二、发热量的测定和计算 1. 发热量的测定
对于固、液体燃料，用氧弹量热计测定。 2. 发热量的计算
根据煤的组成，可用经验公式计算发热量。
(1)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)当只有燃料的工业分析资料时：
性质：固定碳含量高，可达90％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25000～29000 kJ/kg； 着火温度较高，一般为650～700℃。
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 企业经济效益效果显著。
二、煤的组成及其表示方法 (一) 元素分析法