固体燃料燃烧习题集

1.

煤粒的燃烧过程主要包括哪几个步骤

1)煤的加热与干燥

2)析出挥发份和形成焦炭

3)挥发份着火燃烧(明亮的火焰，占燃烧时间

4) 焦炭着火燃烧(CO 形成蓝色火焰，焦炭燃烧占燃烧时间

5)灰渣的生成

2.

根据多相燃烧反应的化学阻力与物理阻力的对比，可将多相燃烧反应分为( 动力燃烧 )、(扩散燃烧 )和( 过渡燃烧 )三类。

2. 写出异相化学反应速度的计算式，什么是碳粒的动力燃烧、扩散燃烧与过渡态燃烧各自的影响因素有哪些

3.颗粒直径、温度和颗粒与气流之间的相对速度对燃烧区域(动力区、扩散区)的影响是什么

颗粒直径d 0↓，S m =b /k ↑燃烧反应向动力区移动；

当温度T ↑，exp(-Ea/RT)↑，S m =b /k ↓,燃烧反应向扩散区移动；

当气流与煤炭颗粒之间相对速度Re ↑，S m =b /k ↑反应向动力区移动

简述碳颗粒燃烧的两种机理。碳燃烧过程中的氧化反应和气化反应是什么

0111C k

W +=β

通过提高气流与固体颗粒之间相对速度来强化燃烧的原理是什么在什么情况下适用

答：原理：根据式

6.0

3

1Re

Pr

37

.0

2+

=

zl

Nu

，可以看出，提高气流速度与固体之间相

对速度即增大Re，有利于传质，相当于适当提高氧气的浓度。这对于燃烧处于扩散区时较为适用。

试分析大碳粒异相燃烧主要过程、机理及特点强化煤炭燃烧有哪些途径

大碳粒燃烧的主要过程：气相反应介质向碳颗粒外表面反应表面传递；气相反应介质由碳颗粒外表面向颗粒内反应表面传递；气相反应介质吸附到反应表面；表面化学反应；反应产物从反应表面脱附；反应产物由反应表面向颗粒外表面传递；反应产物由颗粒外表面向气相中的传递。

机理：低温区――沿氧化反应的动力曲线进行；1000～1100℃左右――按扩散曲线进行；继续提高温度――按还原反应动力曲线进行，燃烧速度随温度的升高而急剧增加；再提高温度当温度足够高时――将按扩散曲线进行。

特点：异相反应：反应不仅发生在外表面，而且在碳粒内孔隙表面进行；对于碳的燃烧，温度始终有显著影响；不同温度段，碳的燃烧反应机理不同。

强化途径：碳粒的粒径R0下降，燃烧表面积大大增加，燃尽所需时间τ下降(成平方关系)――－粉状燃烧；氧气浓度C0增加，则燃尽所需时间τ下降，可强化燃烧――富氧燃烧；加大风速，使扩散系数增加，则燃尽所需时间下降，可强化燃烧――强制通风；减少颗粒中灰的含量A ar，则燃尽所需时间下降――低灰优质燃烧――选煤技术；提高燃烧温度，可使反应速率常数增加，则燃尽所需时间下降――炉拱技术。

碳粒的燃尽时间及其与哪些因素有关煤粉燃烬阶段属于什么燃烧区，此阶段应采取什么样的强化燃烧手段

动力燃烧区

提高空气过量系数，碳粒燃尽时间降低；

减少碳粒直径，燃尽时间降低，但是对煤层燃烧时，煤的粒径不能太小，否则会影响氧化剂与煤的混合，降低氧的扩散速率；

氧气浓度C0增加，则燃尽所需时间τ下降；

加大风速，使扩散系数增加，则燃尽所需时间下降；

提高燃烧温度，可使反应速率常数增加，则燃尽所需时间下降；

减少颗粒中灰的含量A ar，则燃尽所需时间下降。

请给出煤炭燃烧过程

煤从进入炉膛到燃烧完毕，一般经历四个阶段：水分蒸发阶段，当温度达到，105℃左右时，水分全部被蒸发；挥发物着火阶段，煤不断吸收热量后，温度继续上升，挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧。挥发物燃烧速度快，一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右；焦碳燃烧阶段，煤中的挥发物着火燃烧后，余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。此时焦碳温度上升很快，固定碳剧烈燃烧，放出大量的热量，煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段；燃烬阶段，这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完，以降低不完全燃烧热损失，提高效率。

1.煤层燃烧的主要过程是什么如何提高其燃烧效率

过程：煤的预热；水分析出；挥发份析出；挥发份着火及燃烧；焦炭的着火和燃烧；焦炭的燃烬。

提高燃烧效率的措施：分段送风，按煤的不同燃烧过程需要风量合理配风及送风：分段送风(分仓送风)，按煤的不同燃烧过程需要风量合理配风及送风，宽度均匀送风；提高炉膛温度：加前后炉拱，确保前部适时稳定的着火，后部保温促燃；加二次风，增加炉内气体扰动，利于混合与燃烬；合理的煤层厚度和炉排行进速度。

层燃二次风的作用

加二次风，增加炉内气体扰动，利于混合与燃烬

说明链条炉燃烧的特点

特点一“有限着火”

由于新添加的煤不是落在已燃烧的燃料层上，而是落在刚由下部转入炉膛的冷炉排上，从炉排下经新煤层鼓入炉膛的是温度不高的空气，新煤层无法从下部得到热量，只能依靠上部高温烟气及炉墙等的辐射，实现预热、干燥、着火等过程

特点二燃烧具有区域性

1 预热干燥区

2 挥发分析出与燃烧区

3a 焦炭氧化层区

3b 焦炭还原区

4 灰渣燃尽区

分析煤粉炉燃烧的原理、优缺点及对煤粉的要求

原理：是将煤磨细到一定的细度(20~70m)的煤粉，被预热空气连续不断地送入炉内，使其在悬浮运动过程中完成燃烧反应，并能形成象气体燃料那样的具有明显轮廓的火炬。

由于颗粒很小，煤粉与空气的接触面积大大增加，二者混合好，容易着火，燃烧剧烈，燃尽绿高，过量空气系数较低，热效率高。

特点：可以大量地使用难着火或质量较差的燃料，如劣质煤和煤屑，甚至可以掺用一部分无烟煤和焦炭，煤种适应性广，最好使用挥发分高的煤，同时控制原煤的含水量；煤磨成煤粉(20～70微米)，增加了反应表面积(几百倍)，促进混合扩散，显著地改善了煤粉和空气在炉膛中的混合和着火条件，有利于燃烧，强化了燃烧强度，并有利于气体输送；燃烧速度快，炉温高，炉温容易调节，便于燃烧过程组织的机械化与自动化；燃烬效率高(97～99％)；分级送风：一次空气用来输送煤粉，约占15～20％，二次空气直接进入炉内，可预热，利于回收余热和节约燃料；在煤粉炉内，燃料和烟气的停留时间是相同的；容量不受限制。

悬浮燃烧一次风与二次风的作用一次风份额确定原则一次风份额过大或过小对煤粉悬浮燃烧的影响

一次风：将煤粉送入炉膛，并供给煤粉着火阶段中挥发份燃烧所需的氧量，占全部燃烧空气量的15~30%

二次风：在煤粉气流着火后与其充分混合，供给煤粉中焦炭和残留挥发份燃烧所需的氧量，保证煤粉的完全燃烧

根据挥发份多少来确定一次空气比例；

一次风风率增大，煤粉气流着火所需热量增加，着火延迟。一次风过小，不利于燃料的混合与燃烧，容易造成不完全燃烧损失。

影响煤粉气流着火、燃烧、燃尽、结渣的主要因素有哪些如何改善

着火

1.燃煤特性：挥发份越高的煤，着火所需热量越少，火焰传播速度越高，

着火越容易、稳定；水分、灰分越高，着火所需热量越多，着火越困难；灰分高的煤，其火焰传播速度越低，着火越不稳定。

2.煤粉气流的初始温度：煤粉气流初始温度越高，着火所需热量越少，着

火越容易，益采用热风送粉。

3.煤粉细度：煤粉越细，温升越快，着火越容易；同时，由于煤粉表面积

大，燃烧释放的热量越多，着火越迅速。

4.一次风风率：一次风风率为一次风量占炉膛总风量(包括炉膛漏风在内)

的百分比。一次风风率增大，煤粉气流着火所需热量增加，着火延迟。对于着火困难的煤，一次风风率应选得很低，但是必须满足输送煤粉及煤粉着火后燃烧的需要。

5.着火区的烟气温度：着火区烟气温度越高，着火越迅速稳定，需合理布

置二次风喷口及提高其温度。

6.炉内高温烟气组织：组织好炉内高温烟气的合理流动是改善着火性能的

重要措施，如采用四角切圆燃烧或旋流燃烧等可改善着火条件。

燃烧

1.保持足够高的炉膛温度，但是不能引起结焦；

2.二次风的喷入应保证使其适时与煤粉气流混合：过早混合不利于着火，

过迟则影响燃烧；

3.在燃烧区域内组织良好的空气动力场，促使煤粉与空气强烈、均匀地混

合。