煤粉濃度的變化是否會(huì)影響煤粉的燃燒

時(shí)間：2014-05-27 10:38:33

作者：世邦機(jī)器

從燃燒機(jī)理方面看，當(dāng)煤粉氣流中煤粉受熱升溫時(shí)，顆粒將熱解或發(fā)生表面多相化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生熱解的溫度一般較低，而多相反應(yīng)發(fā)生的溫度一般較高。當(dāng)煤粉濃度較低時(shí)，顆粒升溫速度很慢，煤粉可用于析出揮發(fā)分的時(shí)間較長，但熱解產(chǎn)生的揮發(fā)分少，不足以引起整個(gè)煤粉氣流的均相著火，而氧量相對較多極易到達(dá)顆粒表面，著火只能是非均相的，因而著火溫度也較高。當(dāng)煤粉濃度升高時(shí)，升溫速度加快，且整個(gè)煤粉氣流中顆粒析出揮發(fā)分也多，均相著火可能發(fā)生，因而造成了著火溫度的逐漸降低。當(dāng)煤粉濃度很高時(shí)，煤粉氣流的升溫速度反而降低，煤粒在溫度不高時(shí)析出揮發(fā)分也不多，但是由于煤粉濃度很高，整個(gè)氣流中揮發(fā)分濃度增加較快。

粉濃度很大時(shí)，濃度的增加使得升溫速度明顯減慢，揮發(fā)分的濃度效應(yīng)不足以抵消升溫速度的降低，這樣才出現(xiàn)著火溫度的提高。

Hertzberg在研究煤粉顆粒群著火時(shí)發(fā)現(xiàn)，不論對低揮發(fā)分的無煙煤還是高揮發(fā)分的煙煤，隨著煤粉濃度的降低，著火溫度都是先逐漸降低，而后在一定溫度處保持不變，只是揮發(fā)分含量較高的煤發(fā)生這一轉(zhuǎn)變的煤粉濃度較低。Hertzberg認(rèn)為，高濃度下著火溫度的幾乎不變是受熱解控制的。煤粉設(shè)備有很多種，比如我們所熟知的煤粉機(jī)就是其中比較重要的一種。利用顆粒群均相著火的穩(wěn)態(tài)分析方法很好地解釋了這一結(jié)果。作者的試驗(yàn)在高濃度時(shí)也出現(xiàn)了著火溫度緩慢變化的現(xiàn)象，和Hertzberg的試驗(yàn)結(jié)果是很相似的，只是作者所用的滴管爐加熱強(qiáng)度較Hertzberg的實(shí)驗(yàn)裝置要小，在濃度降到一定值后加熱溫度需要提高。此外，從侯棟歧的一些煤種的試驗(yàn)結(jié)果中也可以發(fā)現(xiàn)類似的現(xiàn)象。由此可以得出結(jié)論，至少在高濃度下著火是均相的。

煤粉濃度和著火溫度的關(guān)系在理論研究方面是比較活躍的。盛昌棟[3]從煤粉顆粒的能量方程、氣相的能量方程和一組輔助方程出發(fā)，建立了煤粉顆粒群著火的非穩(wěn)態(tài)數(shù)字模型。它們都是一階微分方程組，用四階Kunge-Kutta法進(jìn)行求解。計(jì)算分為三種工況：(1)僅考慮顆粒群在輻射加熱條件下的著火特性;(2)僅考慮顆粒群在對流加熱條件下的著火特性;(3)輻射和對流聯(lián)合條件下的顆粒群著火特性。從數(shù)值計(jì)算結(jié)果來看，如果僅考慮顆粒群受對流加熱的情況，煤粉濃度對著火溫度的影響是顯著的。