煤粉应用之燃烧中煤粉的膨胀对火焰长度的影响

燃烧中煤粉的膨胀对火焰长度的影响

烟煤粉燃烧的火焰长度一般比较短。原因有两个，其一，它在燃烧过程中挥发分析出后，形成中空球体，在快速热解时，煤粒内部的挥发物甚至向外喷射，使成溶融状的煤粉发生膨胀，形成煤胞，增加了煤的比表面积，燃烧过程加快;其二，内部燃烧的影响。当炭粒疏松多孔时，通过炭粒孔隙进入的氧使得燃烧反应，不仅在外表面而且也在内表面进行，这就是内部燃烧。煤粉加工设备在煤粉的应用中有着很重的地位，而煤粉碎机，就是重中之重了。实验研究表明，中等挥发分的煤膨胀较大，较细的煤比粗煤膨胀强烈些，而内部燃烧发生在中等大小的颗粒和不太高的温度下燃烧时，特别是在低温氧化下，内部反应特别激烈，对于挥发分较少的无烟煤，近似炭粒的燃烧，几乎没有膨胀过程，多数在外表面燃烧，反应也不快，火焰一般拉得比较长。而褐煤即使受到快速加热也很少膨胀。因此，劣质煤(包括无烟煤、褐煤和多灰分烟煤)的火焰比较长。

高湍流度气流能缩短煤粉火焰长度

旋转射流的强度可用旋流数S的大小来衡量，S越大，回流旋涡越强烈，有点类似于钝体尾迹的回流区，湍流强度都比较大，这对缩短煤粉火焰长度是有利的。

强湍流流场中煤粒温度和运动状态的影响

运动中的燃烧煤粒温度一向是人们比较感兴趣的课题，它不仅关系到燃烧过程的稳定和强化，而且在计算燃烧学方面也是一个很重要的参数。

煤粒在着火前加热时，颗粒的温度并不是处处都相同的。实际上，当它受外界加热的过程中，颗粒的中心温度比表面温度低。

在强湍流流场中，颗粒的运动状态也是值得注意的。由于煤粉颗粒不是球形，在力的作用下，特别是强旋流和回流区内的循环作用下，粒子要发生强烈的旋转，甚至每秒钟能打转约1000次。当它碰在固体壁上时，不断地弹跳。粒子之间互相碰撞的机会也特别多。因此，钝体尾迹中存在固体粒子将强化射流中湍流运动，特别是燃烧的煤粒对流场扰动更大。

强湍流流场中单股煤粉射流火焰的特点

单股煤粉射流火焰有其特殊性。它不像均匀混气那样看到明显的火焰锥(如本生灯火焰锥面)。由于煤粉燃烧持续的时间较长，特别是焦炭的燃烧，在火焰的顶部甚至比底部还要宽。同时，大颗粒煤粉随着运载气流运动也在整个过程中进行燃烧口。

发物的析出和着火，然后形成大量煤粒的火焰面，因此火焰顶部必然扩张嘲]。有的甚至发现，在火焰锋面的后面可以探测到有二次点燃的趋势。对于无烟煤来说，由于挥发分比较少，燃烧时间延续较长，以上现象就更为明显。

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