回轉窯燃燒器|多通道煤粉燃燒器
一、煤粉氣流的著火,需采取穩定火焰的措施。 煤粉氣流的著火與燃燒不同于層燃燃燒。因在層燃燃燒時,燃料層中的燃料是靜止不動的,它可充分利用高溫燃燒產物以逆流方式來加熱、著火燃料,如固定床的燃燒。在煤粉氣流中,由于氣流攜帶著煤粉一起流動形成一股射流, 故其著火燃燒方式就如同氣體燃料樣需 采取一定 的措施以保證其穩定的著火。
煤粉氣流噴入到爐膛后將受到導熱、 對流和輻射三種方式的加熱。在這三種方式中,高溫氣體介質的導熱較之高溫燃燒區與熾熱爐墻的輻射、高溫煙氣的卷吸與湍流混合的對流換熱小得多,所以一般可不考慮。 在爐膛中對煤粉氣流著火起決定作用的是對流換熱,故為了增強這部分換熱效果,可在射流根部之間、射流內部或射流與爐墻之間造成強烈的滿流區以吸入大量的高溫煙氣來促進對流換熱,如利用射流的旋轉形成高溫煙氣的回流。
固體燃料的著火首先是從揮發發物的析出著火開始的,煤粉氣流亦是如此。煤粉氣流在著火前需經燃料預熱、干燥和揮發物析出等階段,并將煤粉氣流加就稱為煤粉氣流的著火熱。著火熱的來源主要來自高溫煙氣的對流換熱。
析出的揮發物與空氣在著火溫度下首先著火燃繞。這一氧化反應發生在射流的整個邊界層內,因為化學反應速率是與溫度成指數關系的,所以反應速率就各不相同,如在射流的外層反應速率*。雖然該處煤粉與氧氣的濃度由于大量煙氣的吸入而急劇下降,但其溫度卻*,接近周圍高溫煙氣溫度,所以煤粉氣流的著火是由氣流的邊層開始,然后火焰逐漸傳播到氣流的內部以致整個截面,在離開噴燃器出口一定距離處到達氣流軸心線上,形成一個火炬。
煤粉氣流的著火過程如同前述的靜止可燃混合氣和碳粒的著火一樣,也是放熱和散熱兩者相互作用的結果,但不同的是煤粉氣流是流動的。另外,這里的放熱量不*于化學反應放出的熱量,還要包括由于卷吸入高溫煙氣所帶來的對流熱(為簡單計,輻射熱不考慮);還有所謂的散熱量,在不考慮對周圍介質散熱損失的情況下,系指燃燒產物從燃燒室中帶走的熱量。
凡是一切有利于放熱的因素都可促使著火溫度降低,并使著火點接近于噴燃器出口;反之,凡不利于放熱而有利于散熱的因素,則將會使著火溫度升高并遠離噴燃器。
二、煤粉氣流著火后的燃燒:
在著火以后的燃燒階段中煤粉空氣混合物劇烈燃燒并放出大量熱量。這時,煤粉顆粒的表面首先析出揮發物并燃燒,然后是顆粒本身煤焦的燃燒。若燃燒過程中到達煤粉顆粒表面的氧氣是充足的話,則析出的揮發物就在顆粒周周燃燒,并可強化其后的煤焦燃燒:若氧氣不足或局部缺乏,則只能使燃料發生氣化,產生可燃氣體,以后在有足夠氧氣與溫度之處發生燃燒。揮發物的析出與燃燒進行得很快,約占整個燃燒過程所需時間的1/10左右,因此煤粉氣流的燃燒程度主要是煤粉氣流中含有大小不同的煤粉顆粒。小顆粒表面積大、質量小、水分少,因而在爐膛中很快被預熱、干燥以致著火燃燒,所以在進人燃燒*以前這些小顆粒煤粉已基本燃盡;而比較大的顆粒,由于著火慢,燃盡階段長(這是主要的),故其燃燒過程進行得很緩慢,拖延很長的時間與空間;其他絕大多數的一般尺寸、中等顆粒的煤粉,它們燃燒過程則介于上述兩很 端之間,按照上述的燃燒三階段進行。因此,有時為了保證*尺寸煤粉顆粒以及由于某種原因著火遲緩的顆粒能夠燃盡,把燃盡區大大拉長,這對要求設計具有較緊湊的燃燒室來說是不合適的。
此外,煤粉機械不完全損失主要是由于飛灰可燃物引起的,而這又主要是因為煤粉顆粒過粗所致。根據這些情況,有必要要求制粉系統制成的煤粉顆粒盡可能均勻(不含有過粗的煤粉),但亦不必磨得過細,否則會徒然增加能量的消耗。
具有高揮發物產量的褐煤、煙煤等的煤焦,其反應能力較無煙煤、貧煤等的強得多;另外,這種煤焦具有多孔結構,可增大它們的反應表面積,所以同樣大小顆粒的褐煤就要比貧煤.無煙煤燃燒得快些,因而相應地就不需要較長的燃燒時間和較大的燃燒空間。但在實際燃燒裝置上如煤粉爐),為了適應煤種的變換,不可能在爐膛尺寸上有很大的差距,因此為了保證各煤種的不同燃燒特性,可采用如下的辦法來解決:即高揮發物產量的煤種可燃用較粗顆粒的煤粉,而低揮發物產量的煤種則應燃用顆粒較細的煤粉。
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