煤粉均相著火的分析

時間：2014-05-26 10:10:35

作者：世邦機器

均相著火的分析

煤的均相著火涉及到熱解、揮發(fā)分的析出速度和組成、揮發(fā)分的氣相反應(yīng)機理等，而人們對這些的了解還是很不夠的。因此，對煤的均相著火的研究特別是理論分析一直發(fā)展緩慢。

文獻首先在不考慮多相反應(yīng)時分析了煤粒的均相著火，認為煤粒熱解析出的揮發(fā)分擴散到熱的環(huán)境中與氧混合，反應(yīng)面出現(xiàn)在揮發(fā)分濃度與氧成化學當量比的位置，反應(yīng)放熱正好可以滿足煤的熱解吸熱和加熱熱解產(chǎn)物到著火溫度，即dT/dr=0。模型預(yù)報了著火所需環(huán)境溫度隨氧濃度、粒徑等的變化，但是對著火溫度隨氧濃度的變化的預(yù)報卻不符合試驗的結(jié)果。文獻認為是其絕熱準則使用不當造成的;文獻則認為是其低估了邊界層加熱區(qū)內(nèi)揮發(fā)分反應(yīng)放熱的結(jié)果，并在既考慮顆粒表面的氧化反應(yīng)，又考慮空間揮發(fā)分的氣相氧化的基礎(chǔ)上，建立了單顆煤粒穩(wěn)態(tài)燃燒的詳細模型。褐煤粉碎機和煤粉破碎機均用于煤粉加工的，前者的粉末較大，后者的粉磨較校該模型在不計表面氧化反應(yīng)時就得到均相著火的模型。其著火判據(jù)是：當燃燒狀態(tài)由低溫燃燒或動力燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷厝紵驍U散燃燒時著火發(fā)生。模型成功地預(yù)報了著火溫度隨粒徑、氧濃度等的變化，與試驗結(jié)果相符。缺點是模型很復雜，需要用數(shù)值方法求解，且備參數(shù)對著火的影響不直觀。為此，人們還建立了一些簡化模型。如文獻E363利用可燃氣體濃度極限建立了煤粉均相著火模型。模型認為，煤熱解析出可燃揮發(fā)物及表面一次反應(yīng)生成CO，當這些可燃氣體混合物的濃度達到其濃度極限下限且溫度達到其瞬時著火溫度時，均相著火發(fā)生;文獻在較準確的數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，提出了帶化學反應(yīng)的分區(qū)簡化模型來描述煤粒的均相著火。

著火機制的變化

大量的試驗研究E18,40～423表明，高揮發(fā)分煤易發(fā)生均相著火，而低揮發(fā)分煤則易發(fā)生多相著火。對于高揮發(fā)分煤易于發(fā)生均相著火是不難理解的，這是因為其揮發(fā)分高且析出快.極易在煤粒周圍的氣相物中形成達到可燃極限的混合物。

粒徑對著火機制的影響文獻中已有許多報道。雖然所得的發(fā)生著火機制變化的臨界粒徑有出入，但大顆粒易發(fā)生均相著火而小顆粒易發(fā)生多相著火的結(jié)論是一致的。此外，其它一些條件如加熱速度、氧濃度等，也在一定程度上影響煤的著火機制。