煤粉細(xì)度濃度對燃燒影響.ppt

影響爐內(nèi)燃燒的因素,煤粉細(xì)度、煤粉濃度,目錄,煤粉的性質(zhì),1,煤的著火與燃燒特性,2,煤粉氣流的著火與燃燒,3,煤粉細(xì)度與濃度對燃燒的影響研究,4,煤粉的一般性質(zhì),煤粉細(xì)度 Rx,煤粉均勻性系數(shù)n,煤的可磨性系數(shù),四個方面,第一章 煤粉的性質(zhì),形狀不規(guī)則:d500 2030多。 良好的流動性:表面積大，表面吸附大量的空氣,輸送方便。 自燃和爆炸性：吸附了大量空氣，緩慢氧化，溫升，達(dá)著火溫度自 燃。適當(dāng)?shù)臈l件下引起爆炸。 爆炸三個必要條件：可燃物濃度，氧，點(diǎn)火能量。 水分的影響： 煤粉水分影響流動性與爆炸性。 水分高：流動性差，易堵，粉倉搭橋。影響著火與燃燒。 水分低：自燃與爆炸。干燥耗能增加。,煤粉的一般性質(zhì),煤粉的細(xì)度Rx（Dx） 用具有標(biāo)準(zhǔn)篩孔尺寸的篩子進(jìn)行篩分測定。如篩孔邊長為xm，煤粉過篩后，漏下去的煤粉質(zhì)量為b，留在篩子上的煤粉質(zhì)量為a，則煤粉細(xì)度可用篩子上的剩余率或通過率表示 Rx 越小，則煤粉越細(xì) 煤粉經(jīng)濟(jì)細(xì)度 熱損失 q4、制粉電耗 qdh、磨煤設(shè)備金屬部件磨損 qms 之和為最小時的煤粉細(xì)度 其中 n 是表示煤粉顆粒分布的均勻性系數(shù),煤粉細(xì)度 Rx,R200 R90， n為正值； 當(dāng)R90一定時，n值越大，則R200越小，說明煤粉中過粗的煤粉較少； 當(dāng)R200一定時，n值越大，則R90越大，說明煤粉中過細(xì)的煤粉較少。 n值越大，煤粉中過粗和過細(xì)的煤粉均較少，即煤粉粒度分布較均勻。 n取決于磨煤機(jī)和粗粉分離器的型式，一般取n = 0.81.2。,煤粉均勻性系數(shù)n,煤的可磨性系數(shù)表示煤磨成一定細(xì)度的煤粉的難易程度。 全蘇熱工研究所（BTH） 在風(fēng)干狀態(tài)下將質(zhì)量相等的標(biāo)準(zhǔn)煤和試驗(yàn)煤由相同的粒度磨制成相同的細(xì)度時，消耗的能量之比 1.5 為易磨煤 哈氏可磨性指數(shù) HGI HGI 86 為易磨煤 與 HGI之間關(guān)系,煤的可磨性系數(shù),第二章 煤的著火與燃燒特性,著火與燃燒特性的概念,燃燒特性指標(biāo),燃料特性指標(biāo),揮發(fā)分對燃燒的影響,煤粉氣流著火指數(shù)與揮發(fā)分 間關(guān)系,著火難易指標(biāo),煤粉濃度對煤粉氣流著火指 數(shù)影響,煤的燃 燼特性,著火 由緩慢的氧化反應(yīng)迅速過渡到劇烈自動加速反應(yīng)過程，反應(yīng)系統(tǒng)的溫度出現(xiàn)階躍性升高。 燃燒特性 反映燃料著火難易、燃燒穩(wěn)定性、燃燒速度、燃燒效率、不同階段燃燒動力學(xué)規(guī)律的燃燒技術(shù)指標(biāo)。,著火與燃燒特性的概念,燃燒特性指標(biāo),工程上采用一些技術(shù)指標(biāo)定性、近似描述煤的著火與燃燒特性。,各種燃料在不同條件下燃燒反應(yīng)動力學(xué)的準(zhǔn)確數(shù)學(xué)描述，即阿累尼烏斯定律中K0、E的準(zhǔn)確數(shù)學(xué)描述。,燃料特性指標(biāo),Vdaf： C/H： FC/Vdaf：,越高，著火越容易，燃燒穩(wěn)定性越好。,越高，煤化程度越高，著火越難。,越高，煤中的揮發(fā)分相對含量越低，著火越困難。,Vdaf 煤著火溫度、燃燒穩(wěn)定性及燃燒效率的重要指標(biāo)。 燃燒過程中實(shí)際釋放的Vdaf量、成分有別于工業(yè)分析中得到的Vdaf，其控制因素： 煤種特性 加熱環(huán)境的溫度 加熱時間的長短 煤粉顆粒的直徑,Vdaf,煤齡越長，Vdaf越小。,T越高，Vdaf越大。,時間越長，Vdaf越大。,煤粉越細(xì)，Vdaf越大。,揮發(fā)分對燃燒的影響,Vdaf （%,） 揮發(fā)分對著火溫度的影響,著火溫度（）,Vdaf (%) 揮發(fā)分對穩(wěn)燃負(fù)荷的影響,煤粉氣流著火指數(shù)與揮發(fā)分間的關(guān)系,FI( ),煤的反應(yīng)活化能E： 燃料的反應(yīng)活化能越低，著火越容易，燃燒速度越快； 著火溫度Ti： 煤粉粒子或煤粉氣流開始著火燃燒時的溫度，為著火溫度。 著火的顯著標(biāo)志就是反應(yīng)系統(tǒng)的溫度一階躍升高。 著火指數(shù)FI： 制取200 400目窄篩分煤粉試樣，使煤粉高度離散地緩慢通過熾熱的試驗(yàn)爐膛，取能使煤粉顆粒著火的最低爐膛溫度為煤粉顆粒的著火指數(shù)。,著火難易指標(biāo),煤粉濃度對煤粉氣流著火指數(shù)( )的影響,煤的燃燼特性,煤粒從著火開始至完全燃燒時所需的時間 t； 從著火開始，在規(guī)定的時間內(nèi)所燃燼的份額 r。,燃燼特性通常在差熱天平中通過TG曲線得到。,影響燃燼特性的主要因素：,細(xì)度,燃燒溫度,氧氣濃度,煤種,第三章 煤粉氣流的著火與燃燒,影響燃燒穩(wěn)定性的因素,煤粉燃燒的一般過程,煤粒子的著火機(jī)理與燃燒物理模型,燃燒穩(wěn)定性的理論解釋,煤粉氣流的燃燒穩(wěn)定性（著火與熄火）,燃燒過程中煤粒型態(tài)變化物理模型,煤粉噴入爐內(nèi)后，煤粉粒子經(jīng)歷的過程： 加熱升溫 水分析出 揮發(fā)分析出 揮發(fā)分著火燃燒 焦碳著火、燃燒與燃燼 揮發(fā)分的析出、著火燃燒，對煤粉氣流的著火與燃燒穩(wěn)定性具有重要的影響； 焦碳的燃燒過程決定了煤燃燒過程的長短與燃燒效率。,煤粉燃燒的一般過程,煤粒子的著火機(jī)理與燃燒物理模型,煤粒,煤粒子周圍揮發(fā)分的濃度較低,煤粒子周圍揮發(fā)分的濃度較高，達(dá)到著火所需的最低濃度,煤粒子周圍的揮發(fā)分著火燃燒,揮發(fā)分,火焰,焦碳,煤粒,燃燒過程中煤粒型態(tài)變化物理模型,縮核模型： 等徑模型： 爆裂模型：,小的煤粉顆粒比大顆粒更易于著火； 不能熱分解的物質(zhì)，著火發(fā)生于表面； 完全熱分解的物質(zhì)，著火發(fā)生于氣相； 煤粉粒子為部分熱分解物質(zhì)，其著火方式取決于粒徑、揮發(fā)分含量、環(huán)境氧濃度等因素的影響，既可能發(fā)生氣相著火、固相著火、氣固兩相同時著火。,基本結(jié)論,煤粉氣流的燃燒穩(wěn)定性（著火與熄火）,即燃料在某一熱力環(huán)境中燃燒時燃燒過程能連續(xù)不斷地進(jìn)行，外觀表現(xiàn)為火焰不熄火。,將燃燒室視為一控制系統(tǒng)，當(dāng)這個系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)(如燃料特性、風(fēng)煤配比、氣流初始溫度等)在一個有界的范圍內(nèi)變化時，如果該系統(tǒng)的輸出(如放熱量、燃燒室內(nèi)的溫度等)能維持在一個穩(wěn)定的范圍內(nèi)，則該系統(tǒng)是穩(wěn)定的，即燃燒是穩(wěn)定的。,著火溫度理論： 當(dāng)燃料與氧化劑在不同的化學(xué)當(dāng)量配比條件下，其著火溫度是不同的，其內(nèi)在原因可從反應(yīng)活化能與質(zhì)量作用角度來解釋。在某一瞬間，燃燒穩(wěn)定的條件為： Te燃燒室的環(huán)境溫度； Ti燃料的著火溫度。 此時的穩(wěn)定性指標(biāo)即為燃燒室內(nèi)的溫度水平。,燃燒穩(wěn)定性的理論解釋,燃料性質(zhì) 燃料性質(zhì)、煤粉細(xì)度； 燃燒室內(nèi)的溫度水平； 燃燒室的散熱條件； 煤粉氣流的初溫； 風(fēng)煤配比； 燃燒器的氣動特性；,影響燃燒穩(wěn)定性的因素,第四章 煤粉細(xì)度與濃度對燃燒的影響研究,煤粉細(xì)度對燃燒特性的影響,煤粉細(xì)度對燃盡率的影響,煤粉濃度對著火的影響,煤粉細(xì)度對著火的影響,煤質(zhì)情況 機(jī)組實(shí)際燃燒用褐煤，煤的工業(yè)分析及元素分析見表1,煤粉濃度對著火的影響研究,模擬工況 模擬運(yùn)行中的關(guān)鍵參數(shù)的變化對點(diǎn)火過程的影響，包括高溫空氣速度、一次風(fēng)速、一次風(fēng)煤粉濃度、煤粉細(xì)度等。,煤粉濃度對著火的影響研究,表2 各工況入口條件的選取,數(shù)學(xué)模型 對于氣相湍流模型，本文使用標(biāo)準(zhǔn)k- 雙方程模型。在三維直角坐標(biāo)系，控制方程統(tǒng)一形式為：,煤粉濃度對著火的影響研究,煤粉濃度對著火的影響研究,圖1 不同煤粉濃度下煙氣溫度沿軸向趨勢,圖1 為稍偏離中心線，y=0.04 m 時煙氣溫度在不同煤粉濃度下沿軸向變化趨勢。 由于高溫空氣與煤粉氣流溫差較大，在與煤粉氣流混合時其溫度略有降低； 隨著煤粉脫出揮發(fā)分及揮發(fā)分的著火燃燒，周圍煙氣溫度又開始升高； 當(dāng)煙氣溫度突升時，煤粉開始著火，本文以煙氣溫度突升時所對應(yīng)的距離為著火距離。,煤粉濃度對著火的影響研究,煤粉濃度對著火的影響研究,圖2 煤粉濃度與著火距離的關(guān)系,從圖2可以看出，隨著煤粉濃度的增加，著火距離首先減小，當(dāng)煤粉濃度為0.8 kg/kg 時降為最低，然后又隨煤粉濃度的升高而增加。 這主要因?yàn)槊悍蹪舛鹊蜁r，煤熱解釋放出的揮發(fā)分含量較少，其燃燒放出的熱量較少； 隨著煤粉濃度繼續(xù)增加，煤粉釋放的揮發(fā)分足夠多，其燃燒產(chǎn)生的熱量可以快速加熱煤粉氣流，使得著火距離縮短，煤粉濃度為0.8 時著火距離降至最短； 煤粉濃度繼續(xù)升高，其升溫所需熱量隨之增加，不利于揮發(fā)分的析出，致使其著火距離延長。,煤粉濃度對著火的影響研究,保持其他條件不變，改變煤粉細(xì)度從平均粒徑34 m 增加到81 m，求得煤粉細(xì)度與著火距離的關(guān)系(圖3)。,煤粉細(xì)度對著火的影響,煤粉細(xì)度對著火的影響,圖3 煤粉細(xì)度與著火距離關(guān)系,從圖3可以看出隨著煤粉平均粒徑增大，著火推遲； 但太小的煤粉粒徑并沒使著火顯著提前，且煤粉細(xì)度受到磨煤機(jī)和其它現(xiàn)場條件的制約，合理的煤粉平均粒徑為5070 m。,煤粉細(xì)度對著火的影響,模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較,將數(shù)值模擬部分結(jié)果圖2與實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果進(jìn)行了比較，如圖4所示煤粉濃度對著火的影響規(guī)律。2 種方法所得結(jié)果趨勢相同。,圖4 實(shí)驗(yàn)所得煤粉濃度與著火溫度的關(guān)系,數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明： 當(dāng)一級筒入口的煤粉濃度為0.8kg/kg 時著火距離最短； 合理的煤粉平均粒徑為5070 m。,結(jié)論,試驗(yàn)方法 試驗(yàn)采用兩種煤種, 利用沉降爐進(jìn)行燃燒試驗(yàn), 以考察不同煤種以不同比例混合得到的配煤著火、燃燒、燃盡、結(jié)渣以及污染排放特性。 以爐膛溫度1 300、過量空氣系數(shù)1. 2、煤粉細(xì)度R90 = 10% 作為主要試驗(yàn)條件, 研究各種配煤的燃燒特性; 針對不同的煤粉細(xì)度( R90= 5%、10%、20% )，得到配煤的燃燒特性及其影響因素。,煤粉細(xì)度對燃盡率的影響的研究,煤粉細(xì)度變化對燃燒特性影響的試驗(yàn)條件見表3,煤粉細(xì)度對燃盡率的影響的研究,隨著煤粉粒度減少, 即煤粉細(xì)度R 90 由20%、10% 減小到5%, 飛灰含碳量由7. 71%、6 . 22%降低到0. 45%?？梢? 當(dāng)煤粉細(xì)度R90 為5% 時, 煤粉燃燒非常充分。,煤粉細(xì)度對燃盡率的影響的研究,根據(jù)表3 試驗(yàn)條件得到燃煤細(xì)度變化時的燃燒特性為: 隨著煤粉細(xì)度逐漸變小, 即煤粉細(xì)度R90 由20%、10% 減小到5% , 著火溫度由1 258、1 222 降低到983 , 著火距離由350、280 mm 縮短到250mm, 變化基本是線性的。,煤粉細(xì)度對燃燒特性的影響的研究,這是因?yàn)樵谝欢ǖ拿悍蹪舛认? 煤粉越細(xì), 進(jìn)行燃