第4章 煤的燃烧理论分解

w - dCA dt
kCaACbB
CA、CB－反应物A、B的浓度； a、b—反应物A、B的反应系数； k—反应的速度常数。
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4、非均（多）相反应
• 炭或煤的反应速度可用下式描述：
w
- dCB dt
kfACBb
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用各组分的分压力来表示的反应系统中各 反应物的浓度
KP
pgGphH ＝ CgGChH
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paA
p
b B
CaACbB
(RT )(gh)-(ab)
KC (RT)(gh)-(ab)
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煤种特性 加热环境的温度 加热时间的长短 煤粉颗粒的直径
煤龄越长，Vdaf越小。 T越高，Vdaf越大。 时间越长，Vdaf越大。 煤粉越细，Vdaf越大。
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挥发分对燃烧的影响
无
油
稳
燃
负
荷
着
（
火
温
）
度
（
） Vdaf (%)
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第四章 煤的燃烧理论
一、燃烧基本理论 二、煤的着火与燃烧特性 三、煤粉气流的着火与燃烧
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一、燃烧基本理论
1、燃烧的概念 2、燃烧化学反应速度描述 3、均相反应，质量作用定律 4、非均（多）相反应 5、燃烧反应平衡常数 6、阿累尼斯( Arrhinius)定律 7、典型煤种的反应活化能E
无烟煤：126～ 147kJ/gmol；
烟煤：104～ 126kJ/gmol； 褐煤：84～ 104kJ/gmol；
煤龄越长，反应的活化能越大，反应越难进行； 煤龄越短，反应的活化能越小，反应越易进行。
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fA
CB
—单位容积可燃混合物内煤粉的表面积；
—氧的浓度。
CB
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5、燃烧反应平衡常数
可逆反应，当正逆反应达到平衡时有：
kCaA C bB＝k , CgG C hH
CgG
C
h H
＝
k
CaA
C
b B
k,
KC
KC即为反应系统达到 平衡时的平衡常数。
越高，煤化程度越高， 着火越难。
越高，煤中的挥发分相对含 量越低，着火越困难。
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Vdaf
煤着火温度、燃烧稳定性及燃烧效率的重要指标。
燃烧过程中实际释放的Vdaf量、成分有别于工 业分析中得到的Vdaf，其控制因素：
二、煤的着火与燃烧特性
➢ 着火与燃烧特性的概念 ➢ 燃烧特性指标 ➢ 燃料特性指标 ➢ 着火难易指标 ➢ 热解特性指标 ➢ 煤的燃烬特性
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1、着火与燃烧特性的概念
着火
由缓慢的氧化反应迅速过渡到剧烈自动加速反应过 程，反应系统的温度出现阶跃性升高。
燃烧特性
反映燃料着火难易、燃烧稳定性、燃烧速度、燃 烧效率、不同阶段燃烧动力学规律的燃烧技术指标。
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2、燃烧特性指标
各种燃料在不同条件下燃烧反应动力学的准确数学描述， 即阿累尼乌斯定律中K0、E的准确数学描述。
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4、着火难易指标
煤的反应活化能E：
燃料的反应活化能越低，着火越容易，燃烧速度越快；
着火温度Ti：
煤粉粒子或煤粉气流开始着火燃烧时的温度，为着火温度。 着火的显著标志就 是反应系统的温度一阶跃升高。
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1、燃烧的概念
燃烧是伴随有发光发热的一种特殊的氧化 反应，其反应物为氧气与各种燃料。
均相燃烧：
气体燃料的燃烧
非均相燃烧：
固体燃料的燃烧
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物理意义
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-E
e RT
-有效碰撞占总
k
碰撞次数的比例
T
➢ 反应物的活化能越低，反应速度越快，反应 越能在相对较低的温度下进行。
➢ 反应的环境温度越高，则反应的速度越快。
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7、典型煤种的反应活化能E
工程上采用一些技术指标定性、近似描述煤的着火与燃烧 特性。
➢ 燃料特性指标 ➢ 着火难易指标 ➢ 热解特性指标 ➢ 燃烬性指标
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3、燃料特性指标
Vdaf： C/H： FC/Vdaf：
越高，着火越容易，燃 烧稳定性越好。
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6、阿累尼斯( Arrhinius)定律
数学描述
-E
k K0e RT
K0—指前因子，或反应物分子的碰撞总次数； E－反应物的反应活化能或发生反应所要求的最低能量； R－通用气体常数； T－反应环境的温度。
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挥发分对稳燃负荷的影响
℃ %
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Vdaf （%,） 挥发分对着火温度的影响
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煤粉气流着火指数与挥发分间的关系
1000
800
FI(℃ )
600
400
200 0
5 10 15 20 25 30 35
V (%) daf
2、燃烧化学反应速度描述
设有两种物质A、B，其化学反应方程式如下：
化学反应速度的大小用反应物或生成物浓度的变化来表示：
aA bB gG hH
燃料 氧化剂
燃烧产物
w dC dt
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3、均相反应，质量作用定律