煤粉爐燃燒原理及燃燒設(shè)備

《煤粉爐燃燒原理及燃燒設(shè)備》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、煤粉爐燃燒原理及燃燒設(shè)備第一節(jié)燃燒化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)燃燒一般是指燃料與氧化劑進行的劇烈化學(xué)反應(yīng)。燃料與氧化劑可以是同一形態(tài)的，如氣體燃料在空氣中的燃燒，稱為單相（均相）燃燒；燃料與氧氣劑也可以是不同形態(tài)的，如固體燃料在空氣中的燃燒，稱為多相燃燒。電廠鍋爐的主要燃料是煤，使用空氣作燃料的氧化劑。一、碳粒的燃燒過程和燃燒速度炭粒表面的多相燃燒大致包括如下幾個過程：（1）參加燃燒的氧從周圍環(huán)境擴散到炭粒的反應(yīng)表面；（2）氧被炭粒表面吸附；（3）在炭粒表面進行燃燒化學(xué)反應(yīng)；（4）燃燒產(chǎn)物由炭粒表面解吸附；（5）燃燒產(chǎn)物離開炭粒表面，擴散到周圍環(huán)境中。炭粒燃燒速度是指炭粒單位表面上的實際反應(yīng)速度，它

2、取決于上述過程中進行得最慢的過程。碳的燃燒速度主要決定于氧向炭粒表面的擴散速度和在反應(yīng)表面上進行的化學(xué)反應(yīng)速度，最終決定于兩者中的較慢者。(吸附和解吸附過程速度快)二、燃燒速度（一）化學(xué)反應(yīng)速度1、含義：化學(xué)反應(yīng)速度通常是指單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加。多相燃燒用氧化劑濃度變化表示化學(xué)反應(yīng)速度，如果以表示按氧化劑B計算的化學(xué)反應(yīng)速度，則：1、影響化學(xué)反應(yīng)速度的因素（1）濃度對化學(xué)反應(yīng)速度的影響化學(xué)反應(yīng)是在一定條件下，反應(yīng)物分子之間彼此碰撞而產(chǎn)生的，分子在單位時間內(nèi)的碰撞次數(shù)越多，則化學(xué)反應(yīng)速度越快。分子碰撞次數(shù)決定于單位容積中反應(yīng)物的分子數(shù)，即物質(zhì)濃度。在一定溫度下，反應(yīng)容

3、積不變，增加反應(yīng)物的濃度即可增加反應(yīng)物的分子數(shù)，分子之間的碰撞次數(shù)就會增多，反應(yīng)速度就會加快。（2）壓力對化學(xué)反應(yīng)速度的影響分子運動論認為，氣體壓力是氣體分子撞擊容器壁面的結(jié)果。在溫度和容積不變的條件下，反應(yīng)物壓力高，意味著反應(yīng)物濃度大，因此化學(xué)反應(yīng)速度就快。（3）溫度對化學(xué)反應(yīng)速度的影響阿累尼烏斯定律反映的是溫度對化學(xué)反應(yīng)速度影響的規(guī)律。化學(xué)反應(yīng)是在一定條件下，反應(yīng)分子間發(fā)生碰撞而發(fā)生的，但并不是所有碰撞的分子都可以發(fā)生反應(yīng)，只有那些碰撞能量足以破壞現(xiàn)存化學(xué)鍵并建立新的化學(xué)鍵的碰撞才是有效的。為使某一化學(xué)反應(yīng)能夠進行，分子所需的最低能量稱為活化能，用E表示。能量達到或超過活化能的分子稱為

4、活化分子?；罨肿又g的碰撞才是有效碰撞，反應(yīng)只能在活化分子之間進行。溫度一定，活化能越大，活化分子數(shù)就越少，化學(xué)反應(yīng)速度越慢；活化能越小，化學(xué)反應(yīng)速度就越快。不同燃料的活化能是不同，高揮發(fā)分煤的活化能較小，低揮發(fā)分無煙煤的活化能較大。例如：褐煤92～105MJ/kmol；煙煤117～134MJ/kmol；貧煤、無煙煤140～147MJ/kmol。實際的爐內(nèi)燃燒過程，反應(yīng)物的濃度、爐膛壓力可認為基本不變，因此化學(xué)反應(yīng)速度主要與溫度有關(guān)。溫度升高時，活化分子數(shù)目急劇增多，反應(yīng)速度也隨之加快。故在實際運行中，提高爐膛溫度是加快燃燒反應(yīng)、縮短燃燒時間的重要方法。（4）連鎖反應(yīng)在很多燃燒化學(xué)反應(yīng)中

5、，實際反應(yīng)速度遠高于按照質(zhì)量作用定律和阿累尼烏斯定律計算出的速度，經(jīng)過分析，人們發(fā)現(xiàn)了連鎖反應(yīng)和催化作用的影響。連鎖反應(yīng):燃料的燃燒化學(xué)反應(yīng)速度并不是按化學(xué)反應(yīng)方程式那樣一步完成的，在氣體燃料燃燒反應(yīng)過程中，可以自動產(chǎn)生一系列活化中心，這些活化中心不斷繁殖，使反應(yīng)由一系列中間過程組成，整個燃燒反映就像鏈一樣一節(jié)一節(jié)傳遞下去，這種反應(yīng)就被稱為連鎖反應(yīng)。（5）催化作用在化學(xué)反應(yīng)中，如果將某些物質(zhì)加到反應(yīng)系統(tǒng)中，可以使化學(xué)反應(yīng)速度發(fā)生變化，這種作用稱為催化作用，產(chǎn)生催化作用的物質(zhì)稱為催化劑。催化劑可以影響化學(xué)反應(yīng)速度，但化學(xué)反應(yīng)卻不能改變催化劑本身。在反應(yīng)過程中，催化劑雖然也參加化學(xué)反應(yīng)，但在另

6、一個反應(yīng)中又被還原，所以到反應(yīng)終了時，它本身的化學(xué)性質(zhì)并未發(fā)生變化。催化作用特點：即催化劑在一定條件下，僅能改變化學(xué)反應(yīng)的速度，而不能改變反應(yīng)在該條件下可能進行的限度。（二）氧的擴散速度1、含義：炭粒與氧的燃燒化學(xué)反應(yīng)是在炭粒表面進行的，化學(xué)反應(yīng)消耗部分氧后，炭粒反應(yīng)表面氧濃度小于周圍介質(zhì)中的氧濃度，因為這種濃度差，周圍環(huán)境的氧就不斷向炭粒表面擴散。表示此過程的快慢程度就稱為氧的擴散速度。2、擴散速度計算公式：氧的擴散速度不僅與氧的濃度差成正比；還與炭粒直徑及氣流與炭粒的相對運動速度有關(guān)。3、影響擴散速度的因素：氣流與炭粒的相對速度越大，擾動就越劇烈，氧向炭粒表面的擴散速度就越大，同時燃燒

7、產(chǎn)物離開炭粒表面擴散出去的速度也增大，使氧的擴散速度進一步加快。炭粒直徑越小，單位質(zhì)量炭粒的表面積越大，與氧的反應(yīng)面積越愈大，化學(xué)反應(yīng)消耗的氧越多，炭粒表面的氧濃度就會降低，炭粒表面與周圍環(huán)境的氧濃度差就越大，使氧的擴散速度加快。三、燃燒區(qū)域按照化學(xué)反應(yīng)條件與氣體擴散條件對燃燒速度影響的不同，燃燒過程分為動力燃燒、過渡燃燒、擴散燃燒三種不同區(qū)域1、動力燃燒區(qū)當(dāng)溫度較低時（小于1000℃），氧的擴散速度遠大于化學(xué)反應(yīng)速度，