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煤的燃烧过程

添加时间:2017/8/9 15:28:49 浏览次数:400

       煤是人类早已使用的国体燃料,对煤的使用要比对油、气的使用早得多, 但是由于煤燃烧的复杂性, 人们对煤的燃烧机理和规律的了解大大落后于对油、 气的燃烧规律的了解。只是到了19世纪70年代,由于煤在燃料工业中地位上升,人们对媒的研究才空前活跃起来。

       煤是一种很复杂的国体碳氢燃料,除了水分和矿物质等情性杂质外,煤是由碳、氢、氧、氮和硫这些元素的有机混合物组成的,这些有机混合物就构成了煤的可燃质。

      煤的化学结构非常复杂。为此,人们进行了大量的研究工作,提出不同的煤分子结构模型以阐明煤的化学结构。煤的结构模型是根据煤的各种结构参数进行推断和假想而建立的,用以表示煤的特性和行为的平均化学结构。但是,各种模型只能代表统计平均概念,而不能看作煤中客观存在的真实分子形式。典型的分子结构模型有 Fuchs模型、Given模型、wiser模型、本田模型、Shinn模型和 Takanohashi模型等,其中,主要针对年轻烟煤的 Wiser模型被认为是比较合理、全面的模型,它展示了煤结构的大部分现代概念。尽管人们目前对煤中有机.质大分子的确切结构尚不完全了解,它的基本结构単元以缩合芳环为主体,并带有许多侧链、杂环和官能团等,结构单元之间又有各种桥键相连。其中,结构单元的方环数分布范围较宽,有多有少,有的芳环上还有0、N、S等原子。芳环之间的交联桥键也有不同形式, 有直接连接两个芳环的碳碳共价鍵Ar-Ar (Ar和 Ar'表示西个不同的缩合芳坏) ,也有芳环之间含有一CH2一、一CH2- CH2一、一CH2-CH2-CH2一、一0-CH2一、一0一和一S一等短烧、 碳氧、 碳硫等的桥键。构成方环骨骼的共价键相当强, 因此芳环的热稳定性很大 而许多连接煤中结构単元的桥键为弱键, 受热易于断裂。此外, 煤中还含有相当数量的以细分散组分形式存在的无机矿物质、吸附水、減金属和微量元素, 其中无机矿物质在煤燃烧后以残渣的形式分离出来 。

       煤在加热升温时,将发生很复杂的过程,首先在105℃以前析出吸附气体和水分,但水分要到300℃左右才能完全释放。 在200~300℃时析出的水分称为热解水, 此时也开始释放气态反应产物,如 C0和C0等,同时有微量的焦油析出。随着温度的上升,煤颗粒会变软,成为塑性状态,损失了願粒的梭角,变得更接近于球形,同时不断地释放出挥发分。一般来说,逸出挥发分的量和挥发分的组分是対煤颗粒加热温度的函数, 挥发分放出之后剩余的国体称为焦炭, 挥发分将在炭颗粒外围空问燃烧, 形成空间气相火焰,而炭与气相氧化剂发生气-国两相燃烧。

       许多研究者根据煤在燃烧过程中温度和质量的变化, 把煤的整个燃烧过程分成加热、水分蒸发、挥发分析出及燃烧、焦炭燃烧及燃尽四个阶段。