文档介绍：第五章燃烧理论基础及燃烧设备
5-1 燃料燃烧的基本概念
5-2 手烧炉、链条炉、抛煤机链条炉及其燃烧特点
5-3 室燃炉
5-4 流化床及循环流化床燃烧技术
5-1 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
——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;
——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;
——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/()。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=/();
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