煤粉的燃烧模式

燃烧模式

在探讨柱塞流动中悬浮煤粉颗粒群的等温燃烧(即不考虑传热与混合问题)之前，我们先对颗粒的燃烧模式作一简短说明。

燃烧模式在此是指煤粉颗粒在燃烧过程中物理结构的变化。例如，碳可以从颗粒外表面烧蚀，而其密度保持不变，即所谓的等密度燃烧模式;或者可以均匀地在整个颗粒中燃烧，而颗粒尺寸不发生变化，即所谓的等直径燃烧模式。煤粉磨机属于煤粉制备设备，在煤粉制备工艺流程中是必不可少的。如果颗粒呈一空心球形，所有的质量都集中在其外壳上，那么燃烧时尺寸也不会发生变化。对许多煤种，在煤粉火焰的快速加热下，发生后一种情况是极有可能的。

单一粒径悬浮炭颗粒群的燃尽

为了计算悬浮炭颗粒群的燃尽时间，需先计算自由气流中的氧分压。在混合已经完成的条件下，沿火焰的氧气分压力将由于燃烧过程中氧的消耗而下降。在一预混火焰中，任一点的氧浓度取决于在该点有多少燃料已经燃尽，并与比值厂有关。

严格地说，氧气分压力应根据燃烧产物的实际组成来计算。如果忽略分解反应以及煤中所含的氢燃烧时分子数增加这些因素的影响，并假定挥发分首先燃烧，而残炭的未燃尽率为u的话，则可以近似地写出氧分压的表达式：

对于在等温柱塞流动中燃烧的单一粒径悬浮炭颗粒群，有可能将控制火焰任一部位燃烧速率的所有因素都表示成残炭未燃尽率的函数，因而也就有可能直接计算出悬浮颗粒群的燃尽时间。在燃烧模式一定的条件下，颗粒直径即可直接由残炭的未燃尽率U计算得到，从而在假定诸如气体温度、表面反应速率系数以及自由气流中的氧分压这些参数已知时，颗粒表面积以及单位面积的反应速率都可表示成U的函数。此外，应用方程，氧分压也可以表示成U和其它参数的函数形式。经过整理末了即得到U随时间下降速率的微分方程，该方程的解析解则给出颗粒的燃尽时间。

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