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煤粉气流的燃烧及影响因素

2021-04-09


  煤粉炉中,煤粉是由一次风输送经燃烧器进入炉膛。要使进入炉内的煤粉气流达到着火温度,并进行燃烧,就需对煤粉气流加热。 将煤粉气流加热到着火温度所需的热量称为着火热。煤粉气流的着火热包括加热煤粉和一次风所需热量、加热原煤在制粉系统中蒸发出来的水分所需热量以及煤粉中水分加热、蒸发、过热所需热量。

       要使煤粉气流着火快,一方面要尽量降低着火热,另一方面要尽快提供着火热。煤粉气流最好能在离开燃烧器约200~300mm处着火,不要超过500mm。着火太迟和着火太早的危害?

       煤粉气流着火热的来源有两个方面,一方面是卷吸炉膛高温烟气而产生的对流换热,另一方面是炉内高温火焰的辐射换热。两者之中对流换热是主要的。

几个数据:

   ①正常着火时间0.01秒多;

   ②煤粉在炉膛内的停留时间12秒;

   ③粒径小于100微米的煤粉在炉膛中的升温速度大于一万℃/s。

影响因素

1、燃料性质

       燃料中挥发分、水分、灰分对燃料的着火与燃烧均有影响。                             

       挥发分的多少对煤的着火和燃烧影响很大。挥发分低的煤着火温度高,煤粉进入炉膛后,加热到着火温度所需的着火热比较多。就是说,必须把煤粉气流加热到更高的温度才能着火,达到着火所需的时间也长些,着火点离开燃烧器喷口的距离也长些。所以,当燃用无烟煤、贫煤等低挥发分煤时,为了着火迅速,应提高着火区温度,使高温烟气尽可能多回流一些。挥发分高的煤着火是比较容易的,这时应注意着火不要太早,以免造成结渣或烧坏燃烧器。

       水分大的煤,着火需要的热量就多。同时由于一部分燃烧热消耗在加热水分并使其汽化和过热上,这就降低了炉内的烟气温度。从而使煤粉气流卷吸的烟气温度以及火焰对煤粉气流的辐射热都降低,这对着火显然是不利的。此外,炉内烟气温度低,也不利于燃烧化学反应的进行,影响煤粉迅速完全燃烧。                                         

       灰分多的煤,着火速度慢,对着火稳定不利,而且燃烧时,灰壳对焦炭核的燃尽起阻碍作用,所以不易烧透。

2、一次风温                                 

采用高温预热空气作为一次风来输送煤粉,由于提高了煤粉气流的初温,减少了煤粉气流达到着火温度所需的着火热,从而使着火时间缩短。因此在燃用无烟煤、劣质烟煤和某些贫煤时,广泛采用热风送粉。                                     

3、一次风量和风速

       一次风量以能满足挥发分的燃烧为原则。增大一次风量,相应地增大了着火热,对着火不利。减小一次风量,会使着火热显著降低,从而加快着火。但如果一次风量过低,则由于着火燃烧初期得不到足够的氧气而影响挥发分的着火燃烧,从而阻碍着火的继续扩展。通常一次风量的大小是用一次风率来表示,它是指一次风量占炉膛出口相应总风量的百分数。                                              

       一次风速对着火过程也有影响。一次风速过高,必将使着火推迟,致使着火距离拉长而影响整个燃烧过程;而一次风速过低,会造成一次风管堵塞,由于着火提前,还可能烧坏燃烧器。

4设置卫燃带

实践中为了稳定挥发分无烟煤着火,除了采用热风送粉和把煤粉磨得更细一些外,还在燃烧器区域用矿砂等耐火涂料部分水冷壁遮盖起来、构成所谓的卫燃带亦称燃烧带。

5、燃烧器的特性

着火从射流的边界传播到射流的整个截面所需的时间与燃烧器的尺寸是密切相关的,燃烧器出口截面越大,混合物着火结束时离开喷口距离就越远,既着火拉长了。从这一点来看,为了缩短整个煤粉气流着火时间采用热功率较小的燃烧器代替大功率燃烧器是合理的。这是因为小尺寸燃烧器既增加了煤粉气流点燃的表面积,同时也缩短了着火扩展到整个射流截面所需的时间。

6、锅炉的运行负荷

锅炉负荷降低时,炉膛平均烟温降低,燃烧器区域的烟温也将降低,这对煤粉着火是不利的。当锅炉负荷低到一定程度时,就会危及着火的稳定性,甚至引起灭火。因此,煤粉炉的负荷调节范围常受着火焰稳定性的限制。通常把不投油能保证着火稳定的最低负荷,称为最低稳燃负荷。对于因态排渣煤粉炉,最低稳燃负荷为额定负荷的30%~70%。  

7、二次风引入的方式  

二次风应逐步、分批地送入以着火的燃烧的煤粉气流中,每批次加入量不宜多,从不影响着火为限,送入的风要与气粉混合物强烈混合。此外,一次风的引入亦不妨碍一次风和烟气的混合。二次风最好能按燃烧区域的需要分期分批送入。做到使燃烧不缺氧,又不会降低火焰温度,这样燃烧才能完全。

  二次风混入一次风的时间要合适。如果在着火前就混入,等于加大了一次风量,使着火推迟;如果二次风过迟混入,又会使煤粉气流着火后的燃烧缺氧.所以二次风应在着火后及时混入。                                                  

  二次风一下子全部混入一次风对燃烧也是不利的。因为二次风的温度大大低于火焰温度,大量低温二次风混入会使火焰温度降低,燃烧速度减慢,甚至造成熄火。

 


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