環保窯爐工程廠家詳解:固體燃料燃燒氣體動力學分類
按照氣體動力學特點,固體燃料可分為火室燃燒、層狀燃燒和流化燃燒三種方式。火室燃燒適用于氣體、液體和每分三種燃料的燃燒,就是將燃料噴入一個爐膛空間內燃燒。對于煤粉燃燒,煤粉顆粒由運載他的空氣噴入爐膛后,收到爐內火焰、高溫煙氣的加熱,溫度升高,開始把水分蒸發掉;溫度再上升,煤中的揮發分析出,并在煤粒周圍燃燒,使煤粒進一步加熱;在析出揮發分后,煤粉顆粒就變成了高溫的焦炭顆粒,進一步燃燒,知道燃盡為止。
工業鍋爐廣泛采用層狀燃燒,顯著的結構特點是具有一個金屬柵格,燃料置于其上,形成均勻的、有一定厚度的燃料層進行燃燒。*簡單而典型的層燃是固定床的燃燒。固定床的燃燒是沿著燃料層高度進行的。
在固定層燃爐中,新燃料被直接投加到熾熱的火床上,由于下面收到熾熱火床的加熱,上面受到爐膛內高溫火焰和爐墻的輻射,溫度很快升高,立即進入燃燒的熱力準備階段,即放出水分,進行干燥,接著分解出揮發分,進而開始著火。在這種火床爐中,新燃料受到強烈的雙面點火,著火條件很 為優越。一般來說,這種燃燒方式無論用什么固體燃料,著火都無問題,這種引燃方式往往稱為無限制著火。新燃料邊燃燒邊下落,靠近爐排時已成為灰渣,所以緊貼爐排面的是灰渣層。
空氣自下而上通過爐排和灰渣層時,爐排金屬和灰渣被冷卻,空氣則被加熱,溫度升高。當空氣進入氧化層時,空氣中的氧就與熾熱的焦炭反應生成CO?,并大量放熱,溫度迅速升高,隨著燃燒反應的不斷進行,空氣中的氧氣不斷減少,直至幾乎耗盡,而生成的CO?量就不斷增高,當溫度和CO?上升至一*值,即為氧化層和還原層的分界點。
在氧化層中,由于溫度沿燃料層高度迅速增高,化學反應十分劇烈,燃燒處于擴散控制,隨著送風量的增加,碳和氧的反應也以同樣的速度增加,因此氧化層的厚度既不加厚,也不減薄。氧化層的厚度主要與煤粒的大小有關,一般等于煤粒直徑的3~4倍。
如果燃料層厚度大于氧化層的厚度,那么氧氣幾乎耗盡的氣流在繼續上升的過程中就會與碳起還原反應,即C+CO?→2CO,因此該區域稱為還原層。在還原層中,CO?不斷減少,而CO則不斷增加。由于還原是吸熱反應,因此溫度不斷減低。當還原層厚度過大時,不僅會增加燃料層的通風不均勻,甚至造成通風短路火口,因而還原層過薄或者去除還原層也未必合理。燃料層過薄、儲熱量小,不易保持燃料層內的高溫,也不利于燃料的穩定著火和燃燒。由于還原層末端溫度低,還原反應進行緩慢,一般情況下還原層厚度為氧化層厚度的4~5倍。
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