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固体燃料燃烧气体动力学分类

添加时间:2017/9/5 15:05:06 浏览次数:419

       按照气体动力学特点,固体燃料可分为火室燃烧、层状燃烧和流化燃烧三种方式。火室燃烧适用于气体、液体和每分三种燃料的燃烧,就是将燃料喷入一个炉膛空间内燃烧。对于煤粉燃烧,煤粉颗粒由运载他的空气喷入炉膛后,收到炉内火焰、高温烟气的加热,温度升高,开始把水分蒸发掉;温度再上升,煤中的挥发分析出,并在煤粒周围燃烧,使煤粒进一步加热;在析出挥发分后,煤粉颗粒就变成了高温的焦炭颗粒,进一步燃烧,知道燃尽为止。

       工业锅炉广泛采用层状燃烧,显著的结构特点是具有一个金属栅格,燃料置于其上,形成均匀的、有一定厚度的燃料层进行燃烧。最简单而典型的层燃是固定床的燃烧。固定床的燃烧是沿着燃料层高度进行的。

       在固定层燃炉中,新燃料被直接投加到炽热的火床上,由于下面收到炽热火床的加热,上面受到炉膛内高温火焰和炉墙的辐射,温度很快升高,立即进入燃烧的热力准备阶段,即放出水分,进行干燥,接着分解出挥发分,进而开始着火。在这种火床炉中,新燃料受到强烈的双面点火,着火条件极为优越。一般来说,这种燃烧方式无论用什么固体燃料,着火都无问题,这种引燃方式往往称为无限制着火。新燃料边燃烧边下落,靠近炉排时已成为灰渣,所以紧贴炉排面的是灰渣层。

       空气自下而上通过炉排和灰渣层时,炉排金属和灰渣被冷却,空气则被加热,温度升高。当空气进入氧化层时,空气中的氧就与炽热的焦炭反应生成CO?,并大量放热,温度迅速升高,随着燃烧反应的不断进行,空气中的氧气不断减少,直至几乎耗尽,而生成的CO?量就不断增高,当温度和CO?上升至一最大值,即为氧化层和还原层的分界点。

       在氧化层中,由于温度沿燃料层高度迅速增高,化学反应十分剧烈,燃烧处于扩散控制,随着送风量的增加,碳和氧的反应也以同样的速度增加,因此氧化层的厚度既不加厚,也不减薄。氧化层的厚度主要与煤粒的大小有关,一般等于煤粒直径的3~4倍。

       如果燃料层厚度大于氧化层的厚度,那么氧气几乎耗尽的气流在继续上升的过程中就会与碳起还原反应,即C+CO?→2CO,因此该区域称为还原层。在还原层中,CO?不断减少,而CO则不断增加。由于还原是吸热反应,因此温度不断减低。当还原层厚度过大时,不仅会增加燃料层的通风不均匀,甚至造成通风短路火口,因而还原层过薄或者去除还原层也未必合理。燃料层过薄、储热量小,不易保持燃料层内的高温,也不利于燃料的稳定着火和燃烧。由于还原层末端温度低,还原反应进行缓慢,一般情况下还原层厚度为氧化层厚度的4~5倍。