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煤粉的着火燃烧的过程,竟然是这样的!
来源:http://www.smmfcj.com/ 发布时间:2021年03月05日

神木煤粉的燃烧全过程可由以下全过程粗略地描述:煤粉受热,水解析出→再次受热,绝大多数挥发解析出,挥发分最先着火→引燃焦碳,并再次进行析出残余的部分挥发分,挥发分与焦碳一道燃尽→形成灰渣。

绝大多数挥发分着火,燃尽时间仅占整个燃烧全过程的10%,约为0.20.5秒;而焦碳燃尽程度超过98%的过程所占的时间很长,约为90%,燃尽时间为12.8秒。从燃烧放热量来看,焦碳占煤粉总放热量的6095%。着火全过程关键取决于煤中易燃基挥发分的大小,而燃尽全过程关键取决于焦碳的燃烧速度。根据实际经验,一般着火时间长的燃料,所需的燃尽时间也相应地较为长。

神木煤粉

煤粉着火燃烧全过程的细节非常复杂,只有说明几个阶段的关键特点。

煤粉颗粒务必最先吸热升温,热源来源于炉内13001600℃的高温烟气,根据对流、辐射、热传导方式使新鲜燃料受热升温。煤粉颗粒中水分最先进行析出,燃煤得到干燥,随着水分的蒸发,燃煤温度不断升高。对于不同煤种,大约在120-450℃的温度范围内,煤中的挥发解析出,挥发解析出后,剩余的固态物形成焦碳。

易燃挥发分气体的着火温度较为低,当氧气供应充足时,大约加温到450550℃以上就可着火、燃烧,同时释放热量,加温焦碳。焦碳同时从挥发分燃烧的局部高温处和炉内高温烟气区吸收热量,温度升高,当超过焦碳的着火温度时,即着火燃烧,并放出大量热量。

当焦碳大半烧掉之后,内部灰分将对燃尽全过程产生影响。其原因是:焦碳粒中内部灰分均匀分布在易燃质中,在焦碳粒从外表面到中心一层一层地燃烧的全过程中,外层的内在灰分裹在内层焦碳上,形成一层灰壳,甚至形成渣壳。从而阻碍氧向焦碳表面的扩散,使燃尽时间拖长。因此,灰分对燃尽全过程的影响主要表现在内部灰分的作用上,而绝大多数单独存在的外部灰分对易燃层的燃尽不产生直接的妨碍作用。

煤粉气流的着火温度也随煤粉细度而变化,煤粉越细,加温速度越快,越易于着火。这是因为煤粉越细,燃烧反应的表面积越大。所以在煤粉气流燃烧时,细煤粉最先着火。煤粉在炉内的燃烧情况更为复杂。由于煤粉颗粒有粗有细,挥发解析出时,所需的时间也长短不一。当细粒煤粉已进入焦碳燃烧全过程,而粗粒煤粉还在进行析出挥发分。即细的煤粒已经烧完,粗的煤粒才刚刚开始燃烧。

研究发现,煤粉在炉内的加温升温速度很快,升温速度为(0.51.0)*104/S,仅在0.10.2秒的时间内就能超过炉内燃烧时的温度水平1500℃左右。在这种条件下,挥发分燃烧和焦碳燃烧这两个环节很难截然分开,在很大程度上可能是同时进行的。

经验表明,易燃挥发分大的煤,还是较为易于着火和燃尽的,由于挥发解析出燃烧终究比焦碳的燃烧迅速得多,并且挥发解析出后可增大焦碳粒子与氧气接触的面积,提升焦碳粒子的反应活性。易燃挥发分仍对煤粉着火起着决定性的作用。煤的挥发分愈多,挥发分着火燃烧时释放的热量也愈多,如此焦碳得到充分加温并增加了与氧气接触的机会,因而燃烧的稳定性也愈高。

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