§5—1燃烧过程的基本知识（课件）.ppt

尽管着火温度并不是可燃物质化学常数或物理常数，但人们对各种物质的着火温度进行实验测定，并将所测定的着火温度数值作为可燃物质的燃烧和爆炸性能的参考性指标。 在相同的测试条件下，不同燃料的着火、熄火温度不同，而对同一种燃料而言，不同的测试条件也会得出不同的着火温度。 但仅就煤而言，反应能力愈强(越高，焦炭活化能越小)的煤，其着火温度越低，越容易着火，也越容易燃尽； 反之，反应能力越低的煤，例如无烟煤，其着火温度越高，越难于着火和燃尽。 要加快着火，可以加强放热或减少散热。 若散热条件不变，可增加可燃混合物的浓度和压力，初温，使放热加强； 若放热条件不变，可增加可燃混合物初温和减少气流速度、燃烧室保温等减少散热措施来实现。 点火要求点火源处的火焰能够传至整个可燃混合物容积，因此着火条件不仅与点火源的性质有关，而且还与火焰的传播条件有关。点火源主要有：灼热固体颗粒、电热线圈、电火花、小火焰等。 2. 煤粉气流的着火 煤粉空气混合物经燃烧器以射流方式被喷入炉膛后，通过湍流扩散和回流，卷吸周围的高温烟气，同时受到炉膛四壁及高温火焰的辐射，被迅速加热，当达到一定温度后就开始着火。 试验发现，煤粉气流的着火温度要比煤的着火温度高一些。表6—3和表6—4是在一定测试条件下分别得出的煤的着火温度和在煤粉气流中煤粉颗粒的着火温度。 可以看出，煤粉空气混合物较难着火。 锅炉炉膛中，希望煤粉气流能在燃烧器喷口附近稳定地着火。 但如果着火过早，可能使燃烧器喷口因过热而被烧坏，也易使喷口附近结渣； 如果着火太迟，就会推迟整个燃烧过程，致使煤粉来不及烧完就离开炉膛，增大机械不完全燃烧损失， 另外着火推迟还会使火焰中心上移，造成炉膛出口处的对流受热面结渣。 为了将煤粉气流更快地加热到煤粉颗粒的着火温度，一般并不是将煤粉燃烧所需的全部空气都与煤粉混合来输送煤粉，而只是用其中一部分来输送煤粉。 这部分空气称为一次风，其余的空气称为二次风和三次风。 煤粉气流着火后就开始燃烧，形成火炬，着火以前是吸热阶段，需要吸收一定的热量来提高煤粉气流的温度，着火以后才是放热过程。 将煤粉气流加热到着火温度所需的热量称为着火热。它包括加热煤粉及空气(一次风)，并使煤粉中水分蒸发、过热所需要的热量。 着火热主要有两个来源， 一是被煤粉气流卷吸回来的高温回流烟气(包括内回流及外回流)，这部分热烟气和新喷入的煤粉空气强烈混合，将热量以对流方式迅速传递给新燃料； 二是高温火焰及炉壁对煤粉气流的辐射加热。 图7-1给出了不同加热方式时煤粉颗粒的温升与加热时间的关系曲线。 分析该加热曲线可以得到如下结论： (a)在相同加热时间下，对流加热所得煤粉温度比辐射加热时高得多。因此，高温回流烟气是煤粉气流着火的主要热源。 (b)在相同加热方式下，细颗粒煤粉的温升速度比粗颗粒大得多，即细煤粉先达到着火温度，因此，煤粉愈细愈容易着火。 可见，着火热随燃料性质(着火温度，燃料水分、灰分、煤粉细度)和运行工况(煤粉气流初温、一次风率和风速)的变化而变化，此外，也与燃烧器结构特性及锅炉负荷等有关。 原煤水分增大时，着火热也随之增大，同时水分的加热、汽化、过热都要吸收炉内的热量，致使炉内温度水平降低，从而使煤粉气流卷吸的烟气温度以及火焰对煤粉汽流的辐射热也相应降低。这对着火显然也是更加不利的。 原煤灰分在燃烧过程中不但不能放热，而且还要吸热。特别是当燃用为高灰分的劣质煤时，由于燃料本身发热量低，燃料的消耗量增大，大量灰分在着火和燃烧过程中要吸收更多热量，因而使得炉内烟气温度降低，同样使煤粉气流的着火推迟，而且也影响了着火的稳定性。 煤粉气流的着火温度也随煤粉的细度而变化，煤粉愈细，着火愈容易。这是因为在同样的煤粉浓度下，煤粉愈细，进行燃烧反应的表面积就会越大，而煤粉本身的热阻却减小，因而在加热时，细煤粉的温升速度要比粗煤粉快，如图6—7所示。这样就可以加快化学反应速度，更快地达到着火。所以在燃烧时总是细煤粉首先着火燃烧。由此可见，对于难着火的低挥发分煤，将煤粉磨得更加细一些，无疑会加速它的着火过程。 （2）炉内散热条件 从煤粉气流着火的热力条件可知，如果放热曲线不变，减少炉内散热，有利于着火。 因此，在实践中为了加快和稳定低挥发分煤的着火，常在燃烧器区域用铬矿砂等耐火材料将部分水冷壁遮盖起来，构成所谓卫燃带。其目的是减少水冷壁吸热量，也就是减少燃烧过程的散热，以提高燃烧器区域的温度水平，从而改善煤粉气流的着火条件。 实际表明敷设燃烧带是稳定低挥发分煤着火的有效措施。但燃烧带区域往往又是结渣的发源地，必须加以注意。 （3）煤粉气流的初温 由式(6—45)可知，提高初温可减少着火热。因此，在实践中燃用低挥发分煤时，常采用高温的预热空气作为一次风来输送煤粉，即采用热风送粉