时间:2014-05-27 10:38:33
作者:世邦机器
如果说预混火焰的稳定主要是充分搅拌反应器的L模型的话,钝体尾迹煤粉多相流火焰的稳定应该再考虑栓塞燃烧的极为重要的作用,这就是劣质煤稳燃的多维系统理论模型,或称之为钝体尾迹煤粉着火和稳燃的LP复合物理模型。
稳燃腔燃烧器使煤粉火焰稳定的理论主要有以下两个方面:
稳燃腔的内回流使煤粉火焰稳定
钝体燃烧器的发明和成功地应用在钝体的尾迹产生一个有利于火焰稳定的内回流区。这个回流区使火焰稳定和燃烧强化的理论是很明显的。
1.强化了燃烧过程的初始阶段
因为这短短的时间内挥发分大量析出,固定碳同时快速燃烧。一般煤粉在炉膛内燃烧停留时间为1s,但在不到0.15s时间内,挥发分析出已超过90%,固定碳已烧去70%。剩下的约20%的未燃碳需要约80%(o.8s)的时间才能燃荆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。而内回流区的存在延长了煤粉在初始阶段的停留时间(煤粉在回流区内外循环反复流动)。
2.强化了燃烧过程的对流换热
根据文献的计算,在一般情况下,当烟气的平均温度T=1100℃,以高温烟气回流加热为主(钝体的特色)的着火时间为S=0.003s,而以火焰及炉墙的辐射加热为主(无钝体情况)的着火时间则为t=0.07s。这就是说,钝体的高温烟气加热煤粉至着火的时间比无钝体的辐射加热要快23倍。
3.强化了燃烧过程的湍流交换
由于钝体的存在改变了自由射流的湍流结构,钝体绕流的结果产生了脱体现象,流体微团乱“窜”乱“跳”,对流和扩散双管齐下,脉动速度加大,湍流交换速度加快,钝体尾迹的湍流强度在回流区附近高达60%,比无钝体的自由射流的湍流强度值大得多。
4.强化和扩大了梯度的差值
根据多次试验结果,在钝体回流区附近速度梯度很大,从正向流到零速度线和逆向回流,速度大小的差别很大,加快燃烧过程的热量交换和质量交换。而且,由于钝体尾迹的负压作用,卷吸下游的高温烟气,同时发生燃烧过程,于是温度梯度的差值很大。根据傅里叶定律,温度梯度越大,扩散质量交换的强度越大,热交换的热通量也越大。在钝体的基础上装设了稳燃腔后(稳燃腔煤粉燃烧器),内回流的作用更加明显,火焰更加稳定,燃烧过程大大强化。
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但是,大量试验证明,挥发分在析出过程中即可发生着火,而焦炭的着火要在被加热一段时间并达到着火温度后才能被点燃。
按煤岩学的理论,煤并不是一种单一的物质,是由多种不同的显微组分组成。这些不同显微组分导致了煤在外表形态、光学性质及显微结构上的差异,从而造成了煤的物理性质、化学性质及工艺性质上的不同。
即假定煤由非活性结构和活性结构两部分组成。前者不参加热解,后者则以下述方式进行反应:水和二氧化碳首先析出,煤粒同时转变成中间物--变形原浆,继而参与进一步反应生成轻的气体产物、重烃类气体与焦油。
事实上,来自火焰前沿的辐射并不是单方向的。适用于无穷大平面系统的这一单方向辐射的假定所引起的误差,将在下一段中加以讨论。
随着国民经济的发展,人们将面临着人口、资源和环境的危机,尤其是环境污染。煤粉燃烧和它的关系是非常密切的,到21世纪中叶(2050年),化石能源仍然占主导地位,全世界用煤量占一次能源的30%以上,中国则占60%~70%,它们所造成的污染仍然是非常严重的。
钝体尾迹恢复区是一个过渡区,煤粉气流绕流钝体后,被分开的两股射流在这里会合,合并成一股大射流。