煤粉燃烧特性研究

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第六章煤粉燃烧(2017)

❖ 煤粉气流燃烧正常时，一般离燃烧器喷口0.3～0.5m处开始着火，离喷口1 ～ 2m的距离内，大部分挥发分已经析出和烧掉，但是焦炭粒的燃烧常要持续10 ～ 20m或更远的距离，有一个较长的燃尽过程。
❖ 一般煤粉锅炉燃烧室设计足够大，保证在燃烧室的一半高度处，能达到约98%的燃尽率。
❖ 锅炉的容积热负荷是保证煤粉燃尽的一个主要参数。除了容积热负荷，影响燃尽的因素主要还有燃烧温度、烟气中氧浓度的影响、燃料特性和煤粉细度的影响。
第六章煤粉燃烧
6.1 概述
由前面的学习知道，为了实现煤粉的燃烧过程，煤粉必须磨得很细，一般平均颗粒直径小于80μm，在这一细度条件下，大大增加了其单位重量的表面积，同时大大减小了煤粉颗粒和气流之间的相对速度，使得煤粉颗粒和承载它的空气－烟气流具有相同的速度和流动方向，并在其飞越炉膛的有限时间内，能够在悬浮状态下完成全部燃烧过程。煤粉火炬燃烧过程的这一基本特点，使得它与其它燃烧方式以及气体燃料及液体燃烧相比有不同的特点。
6.2 煤粉火炬燃烧的特点
影响煤粉气流着火的主要因素
(1)燃料性质的影响 •挥发分：煤粉气流的稳定着火在很大程度上取决于所析出的挥发分在其点
燃后与一次风发生反应所形成的高温燃烧产物来维持的。煤的挥发分越低，它的着火热越高。 •煤中灰分：灰分增加，燃料消耗量增加，造成着火热增加。 •水分：水分增加，用于蒸发水和过热水蒸汽的热量增加，因而增加着火热，使着火点也被推迟。其中挥发分的影响是最主要的。 (2)一次风量的影响 •一次风量增加，着火热增加，着火推迟。理论上保证挥发分完全燃烧的一次风份额和该煤种的干燥无灰基挥发分含量相当。在实践上，对不同煤种即根据挥发分含量，也同时根据煤粉输送过程等经验确定所采用的一次风份额。同时还需要满足输粉的要求。

大型流化床锅炉的煤粉燃烧性能与优化

大型流化床锅炉的煤粉燃烧性能与优化大型流化床锅炉是目前工业领域中广泛使用的一种高效、环保的锅炉设备。

其煤粉燃烧性能与优化是关键的研究领域之一，对于提高锅炉效率、降低污染物排放、保障能源安全具有重要意义。

本文将对大型流化床锅炉的煤粉燃烧性能及其优化进行详细探讨。

首先，我们先来了解大型流化床锅炉的基本原理。

大型流化床锅炉采用流化床燃烧技术，通过气固两相的流化状态来实现燃料的完全燃烧。

其中，煤粉燃烧是流化床锅炉的核心过程之一。

流化床中的煤粉在强大的气固喷射和混合作用下，与空气充分接触，形成高温高速的气固两相悬浮状态，使煤粉在短时间内发生燃烧，从而释放出大量的热能。

在煤粉燃烧过程中，需要关注的一个重要参数是煤粉的燃烧效率。

燃烧效率反映了燃料的利用程度，与锅炉的热效率密切相关。

提高煤粉燃烧效率可以有效降低燃料消耗量，减少燃料成本。

为了提高煤粉的燃烧效率，需要从以下几个方面进行优化。

首先，需要优化煤粉的粒度分布。

煤粉的粒度对于燃烧过程中的氧化速率、反应表面积等都有一定影响。

一般来说，过粗的煤粉会导致燃烧不完全，提高燃烧过程中的碳含量，降低煤粉的燃烧效率；过细的煤粉则容易聚积在流化床中，形成堵塞，增加阻力，影响燃烧效果。

因此，通过合理的煤粉研磨系统，控制煤粉的粒度分布，可以提高煤粉的燃烧效率。

其次，需要合理调节流化床温度。

流化床温度是影响煤粉燃烧效果的另一个关键参数。

在流化床锅炉中，煤粉在高温的气固两相床层中进行快速燃烧。

适当提高流化床温度可以促进煤粉的燃烧速率，增强燃烧效果；但是如果温度过高，则会引发煤粉的过热分解、煤粉的冷却效应减弱等问题，影响煤粉的燃烧效果。

因此，通过合理调节流化床状态参数，控制流化床温度在适宜范围内，可以优化煤粉的燃烧性能。

此外，对于大型流化床锅炉的煤粉燃烧性能优化还需考虑煤粉的燃烧稳定性。

燃烧稳定性是衡量煤粉燃烧过程中波动范围和幅度的一个指标，稳定的燃烧能够保持煤粉排放的一致性和稳定性。

高炉喷吹煤燃烧性能的实验研究

摘要：介绍了利用差热分析天平，采用程序升温法对高炉喷吹煤在不同升温速率和空气
流量下的燃烧性能进行的实验，分析了升温速率和空气流量对失重率和燃烧特征温度的影响。
实验结果表明Ｉ失重率随升温速率的增大而降低，随空气流量的增大而升高。燃烧特征温度随着升温速率的增大而升高，随着空气流量的增大而降低。
燃烧特性进行了研究，确定钢厂的三个喷吹煤的燃烧特性、燃烧特征温度，为实际生产提供理论
实验之前称取一定量样品平铺在Ａ：，埚１坩Ｏ底部，将坩埚置放在Ｔ支架上，密闭于加热炉Ｇ
中，并预先进行基线漂移，确保仪器处于最佳状态。实验中，采用氮气作为保护气体，压缩空气作为反应气体。实验１：设定空气流量为６ｍＬ０／
４８
煤炭加工与综合利用
２００８年第６期
６ｍ／ｉ，进行高炉喷吹煤粉的静态燃烧实验，０Ｌｍｎ
得到三个喷吹煤的失重率随空气流量变化的情
况，结果如图４— ６所示。
碍
１４ｊｊ壬
碍１｝ｊ｛田壬Ｋ
利于提高其利用率，从而提高煤焦置换比。有研究报道，科技人员曾研究了不同升
温速率对动力煤、生物与煤的混合物、水煤浆的燃烧特征温度的影响，但并未见针对高炉喷吹煤燃烧特征温度的实验研究。本文采用程序升温法在ＷＣ２Ｔ一Ｃ型微机差热天平上对高炉喷吹煤粉

钙基复合添加剂与煤粉混烧的燃烧特性研究

迟，焰滞后，基本上能稳定燃烧；火但当添加量达到５以上时，造成燃烧不稳定甚至灭火现象．０套
还对其各种影响因素进行了探讨．
关键词煤将，基复合添加荆，烧特性，分析钙燃热Ｔ３，Ｑ０７１Ｑ５４Ｔ４．中图分类号
硫机理和控制ｓｏ的污染。 ’ 改善添加剂的组成来
提高周硫率０。。以及粉煤灰的改性利用 …］而关于，添加剂对炉内燃烧的影响却讨论的很少．文主要本
从静态和动态两个方面研究钙基复合添加剂对煤粉燃烧的影响，对其影响因素进行了探讨．并在本节试验中，将原煤和煤泥按ｌ：１质量比）（的比例组成混煤，同时参照煤粉制备的方法将钙基复合添加剂制成标准试样．添加剂的加入量以煤粉单位重量计，分别为０．３．６．后将添加剂２２然
５・ｍｇ．０
一
少部分碳粒在后期燃烧，个燃烧过程中出现两整
个峰值．
１２２着火特性分析．．从图１图３的Ｔ～ＧＡ和ＤＡ曲线可以看ＴＧ
１２结果与讨论．
１２１热重曲线．．
出，最初的ＴＧＡ曲线略微向上，ＧＡ曲线有正增ＤＴ
Ａｃ３０自动量热仪对上述两种燃料分别进行工一５业分析、发热量分析，析数据见表１钙基复合添分．加剂是由几种工业性原料按照不同的比例组成的多元掺烧剂，主要是富钙物质，同时含有少量辅助添加剂．复台添加剂中的钙基物质可用作脱硫和灰分该改性上，助料的存在主要是用来促进添加剂和煤辅中无机灰分的矿相反应，使脱硫产物形成高温难分解的复合盐．考虑到经济性，添加剂中不含催化助燃

淮南煤的燃烧特性及其在电站锅炉应用前景研究

３２．９２０７．Ｏ４．３ｌ４＿４
４２．９
３５．９
．．＿＿
ＨＣｊ综合预测结果见表４Ｆ：，。
１２沉降炉分析．
灰
成
ｃｏ／ａ％
ＭｇＯ／
ｌ８＿６０７．３１１．６
１Ｏ．２ｌ２＿７０４．２
Ｎ／ｄ
灰熔点Ｄ ℃ Ｔ／
ＳＯ２ｉ／ＡＩ／ｚ０３
ｌｌ
＞１５０＞１５０＞１０００５０＞１５０＞１５０＞１５００００５．３５６８２５．４５．３５．２５５４５９．２８５５３１．７３－６３１０２３．７３．６３．９３．６ｌＯ．４１２３２１２Ｏ
３８．１１８．６
０６．５
比、酸比、金属的含量、的含量等，碱碱铁预测结果见表３。同理，六等级法可得灰成分综合预测指数按
．．
１，＿
；
Ｆ２／ｅＯ３
４．５Ｏ
３６．４２２．６
潘一矿新庄孜张集矿潘一谢桥张集 ’
试验煤种为淮南矿业集团代表性煤样（一矿、潘新
２１２．２．１２．９２．６２．８６．７５３９２６６Ｏ３４２３４１３５６３．２４１４３．５３．８０．８．０９５．６８３９８４．２４７２８４．０４．８４．３４．３３．５７２３６Ｏ５５１２．Ｏ２．１２．９２．５２．Ｏ２．３２２３３２８２７２９３９

文丘里浓淡煤粉燃烧器的分离特性和阻力特性研究

本方程组有如下通用形式：
（１）
＿土
收缩段喉口段扩展段稳定段
其中： ≠为代表各因变量（度、流动能等）速湍的通用变量；是各变量的扩散系数；源相；于不同Ｓ是对
图１文丘里浓淡煤粉燃烧器结构
为标准工况，它工况都仅改变其中的一个变量。其
空气都向喉口收缩；扩展段，气气流在前进的过程在空
２数学模型
２１气相流动的数学模型．气相湍流流动采用ｋ— ｅ双方程模型＿计算，基１］其
中向径向扩展，而煤粉颗粒由于密度比空气大很多，惯
特性和阻力特性与文丘里管结构尺寸的关系，为设计和应用新型的浓淡煤粉燃烧器提供理论依据。该浓淡煤
粉燃烧器将在防止燃烧器区域结渣，降低氮氧化物（）Ｎ排放和改善］煤粉；淡燃烧器；浓文丘里管；固两相流；离；气分阻力［中图分类￣］ＴＫ２３２２．３［文献标识码］Ａ［文章编号］ｏ２３４２０）１０１３１ｏ —３６（０６１ —０１ —０
文丘里浓淡煤粉燃烧器是利用煤粉颗粒的惯性比空气分子大的特点，一次风粉气流通过文丘里管后将分成中心煤粉浓度大，外环煤粉浓度小的两股气流，可
量喉口直径ｄ喉口段长度Ｌ、定段长度Ｌ、、稳收缩段角度ａ、扩展段角度ａ对文丘里浓淡煤粉燃烧器的分

(完整版)煤粉自燃、爆炸原因及预防

(完整版)煤粉自燃、爆炸原因及预防煤粉自燃、爆炸的原因分析及预防措施长期积存的煤粉受空气的氧化作用会缓慢的放出热量,当散热条件不好时，煤粉温度逐渐上升到燃点而自行着火燃烧，这种现象称为煤粉自燃。

煤粉自燃会引起周围的气粉混合物爆燃而发生煤粉爆炸。

在煤粉仓的死角及倾斜角度小的一次风管内容易发生煤粉的沉积，沉积的煤粉长期和热风接触逐渐氧化,温度又高，很容易发生煤粉的自燃和爆炸.一、煤粉自燃和爆炸的原因（1)挥发分高的煤粉容易发生爆炸，挥发分低的不易发生。

（2）煤粉在空气中的浓度为1。

2～2.0Kg/m3时，爆炸性最大,大于或小于该浓度时，爆炸的可能性小。

（3）煤粉越细，与空气接触的面积越大,就越容易爆炸和自燃.（4）输送煤粉的空气中，氧气所占比例小于15％时，煤粉不会爆炸。

（5)煤粉混合物的温度高易爆炸，低于一定温度则无爆炸危险。

(6)气粉混合物在管内流速要适当,过低容易造成煤粉的沉积,过高又会引起静电火花，易爆炸，故一般应在16～30m/s范围内。

（7）系统中无煤粉自燃及其它火源时，煤粉无爆炸危险.二、预防措施（1）消除制粉系统内死角，不用水平管道，并保持气粉混合物有一定的流速，以免煤粉存积引起自燃和爆炸.（2）加强原煤管理，防止易燃易爆物混入其中.（3)保持制粉系统稳定运行，控制磨煤机出口温度。

中间储仓式制粉系统具体要求如下：①磨制烟煤或褐煤,当水分大于25％时，磨煤机出口温度不大于80℃,当水分小于25％时，出口温度不大于70℃。

②磨制贫煤磨煤机出口温度不大于130℃（我厂要求不大于100℃）。

③磨制无烟煤，温度不受限制。

运行工况不稳定，如起停制粉系统或断煤，煤粉自燃和爆炸的可能性较大,所以运行人员应加强监督调整均匀给煤,防止堵煤断煤，以保证制粉系统安全运行。

煤粉预热燃烧原理分析与实验研究

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｅｈｅａｔｉｎｇｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｃｏａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ；ｌｏｗｖｏｌａｔｉｌｅｃｏａｌ；ｑｕｌｉａｔｙ—ｃｈａｎｇｅｃｏａｌ；ｒｅｄｕｃｅ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｎｅｗｐｕｌｖｅｉｒｚｅｄｃｏａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｗｈｉｃｈｉｓｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｃｏａｌｐｒｅｈｅａ —
心是快速预热煤粉气流并保持恰当的风／粉比例，通过自动控制装置调节预燃室中的负压程度使得一次风粉射流卷吸适量高温烟气来预热煤粉气流帮助燃烧。关键词：煤粉预热燃烧；低挥发分煤；煤质多变；ＮＯ减排
中图分类号：ＴＫ２文献标识码：Ａ
ｔｉｎｇｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ，ｔｏｃｏｐｅｗｉｔｈｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｔｈａｔｃｏａｌｑｕａｌｉｔｙｄｅｃｌｉｎｅａｎｄｃｈａｎｇｉｎｇｖａｉｏｒｕｓｌｙｉｎｐｏｗｅｒ
ｈｉｇｈ— — ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｌｆｕｅｇａｓｐｒｅｈｅａｔｔｈｅｐｒｉｍａｒｙａｉｒａｎｄｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｃｏａｌｔｏｋｅｅｐｓｔａｂｌｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ．

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（a）燃烧器阻力特性的研究（b）燃烧器出口速度分布均匀性的研究（c）燃烧器出口气流的衰减特性（d）燃烧器出口气流结构的研究（e）燃烧器的热态模化
2、炉膛模化炉膛模化的方法尽管很多，归纳起来主要有两种：一种是纯几何相似模化方法，另一种是矫形模化方法。

（1）纯几何相似模化。
（2）矫形模化方法

电站锅炉炉内空气动力场冷态模化新安装的锅炉或经过燃烧器改造和大修后的电站锅炉，一般都要进行炉内空气动力场试验。它的目的一方面是检查锅炉安装或维修后的质量，另一方面是提供锅炉热态运行的依据，如燃烧器各通风管道的风量平衡、风门的调节恃性、炉内气流分布的均匀性，等等。
3、燃烧过程冷热态模化的相似程度
冷态和热态下流动过程大体相似，其理论分析如下； (1)冷热态的流场处在强烈扰动的湍流区。 (2) 冷热态均是近似的等温流动。

(3)燃烧流动的两相过程有时可以作为均相处理。 Spalding在综合了大量冷热态模化试验结果后认为：冷热态过程的变化规律相同，燃料化学反应产生的热量，对流场的影响不大。

要保持上述条件相似，可以推导出较多的相似准则。准则方程为

式中，Nu为努谢尔持准则；Ho为均时性准则；Re为雷诺准则；Fr为佛鲁德准则；Ar为阿基米德准则；Gr为葛拉晓夫准则；Eu为欧拉准则；st为斯托克斯准则。
1、燃烧器出口流场的近似模化及热态模化严格保持几何相似；流动进入第二自模化区；燃烧器多股射流之间的动量比相等。在这些条件下，研究燃烧器出口流场的内容包括以下几个方面。
第二节煤粉燃烧实验研究

模化研究主要侧重于燃烧设备的特性，对于煤的燃烧特性，研究者一般采用热天平等设备，研究煤的热解特性、着火特性、燃烧反应速度、燃尽程度、结渣特性等。
一、煤的热解特性研究

热解是煤燃烧过程中重要的初始过程，对着火有极大的影响，同时对污染物的形成起着重要的作用。因此，对煤热解的理论和试验研究受到越来越多的人们的重视。

在两个相似系统中佛鲁德数为定值：

欧拉(Eular)数雷诺数

以上准则中，出已知量(单值条件所给定的量)组成的相似准则，叫做已定相似准则；出于现象相似的结果而得出另外的准则，称为待定相似准则。待定相似准则对已定相似准则的函数关系叫做准则方程。

燃烧过程的相似准则燃烧过程的相似首先要求流动和传热传质过程的相似，这就要遵守许多相似准则：

采用热天平研究煤的着火特性得到了广泛的应用。通过得到的TG曲线和DTG曲线来确定着火点，进而对煤的着火特性进行比较也是研究者常用的方法。一般常见的在热天平上定义着火点的方法有：TG-DTG法、温度曲线突变法、 DTG曲线法、TG曲线分界点法和TG-DTG曲线分界点法等。下图所示为热天平及利用TGDTG曲线定义着火温度的方法。
热天平在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系，记录质量随温度变化关系得到的曲线称作热重曲线（或TG曲线）。微商DTG曲线。测量物质和参比物的温度差和温度关系DTA
1 2 6
5
3
4
1—出气口 2—样品 3—天平 4—配重 5—进气口 6—套筒
二、煤的着火特性研究

通过对煤着火机理的研究，煤的均相着火和非均相着火机理己为人们普遍接受。
燃烧过程的物理模化，提供了如下的可能性：（1）用模型对现象进行实验研究；（2）对个别的试验结果作广泛的推广；（3）对复杂的方程可得出很简单的分析解和通用的数值解；（4）从一个具体的物理过程中所得出的分析解，推广到其他相似的过程中去。

一、相似与模化
相似的概念相似概念是由初等几何学中借用来的。这样一类物理现象，如果它们所有的特征量都相似，即所有向量在几何上相似，所有的标量都相应地(即在对应的空间点上和对应的时刻)成比例，则称为是相似的。

施密特(Schmkohler)第一准则DI

普朗持(Prandtl)数Pr

达姆克勒(Damkohler)第三准则DⅢ
三、流动过程的相似条件和模化方法
相似条件模型和原型几何相似物性条件相似。时间条件相似。

气体流动处于第二自模化区。模型和原型的欧拉数相等。射流相互作用条件相似。以上六个相似条件。
模化方法 1、水力摸化以水作为流动介质。
2、气体动力模化气体动力模化简称为气模。
3、燃烧模化燃烧模化又称热态模化
四、燃烧过程的近似模化及其应用
流动过程(包括热态)的相似要具备下列条件：几何相似；运动学相似；动力学相似；热力学相似；化学过程相似；燃烧过程的工况组织要相似。两相流动的相似。

空间(几何)相似

时间相似(谐时性)。时间相似就是对应的时间间隔成比例

运动相似。运动相似即速度场(及加速度场)的几何相似。

动力相似。动力相似即力场的几何相似。

温度(浓度、压力等标量)相似。

物理相似实际上可以归结为标量场和向量场的几何相似。
基本条件

物理条件；空间条件；时间条件；边界条件；相似准则。

当雷诺数Re＜2300时，管道中粘性流体处在层流运动状态，这个自模区就叫做不可压缩粘性流体定常有压流动的第一自模区。这时层流流动的阻力系数ξ经推导结果和雷诺数的关系是 ξ=64/Re
二、相似准则和燃烧过程的相似
相似准则所谓相似准则，指的是两个物理现象的相似 (或模型和原型之间的相似)在对应坐标点上必须遵守的准则数，也称之为相似定数。

为了模拟煤粉燃烧引起气流密度的变化， Thring-Newby提出，模型燃烧器的截面应按关系式

放大，式中，f，f0，分别为模型燃烧器和原型燃烧器的截面积；ρ0为送入燃烧器的空气密度；ρg为炉膛持征截面处的烟气密度；L为模型缩小比例。

这个法则的物理本质，是将已着火并燃尽的烟气，全部从燃烧器送入炉膛。事实上煤粉气流并不是一出燃烧器喷口就完成了整个燃烧过程，因此，仍有一定误差。 Zelkowski则提出，将适当放大的燃烧器后移一段距离，使射流的初速度w0和炉膛特征截面的平均流速u之比，满足均时性准则，即