煤粉浓度的变化是否会影响煤粉的燃烧

从燃烧机理方面看，当煤粉气流中煤粉受热升温时，颗粒将热解或发生表面多相化学反应，发生热解的温度一般较低，而多相反应发生的温度一般较高。当煤粉浓度较低时，颗粒升温速度很慢，煤粉可用于析出挥发分的时间较长，但热解产生的挥发分少，不足以引起整个煤粉气流的均相着火，而氧量相对较多极易到达颗粒表面，着火只能是非均相的，因而着火温度也较高。当煤粉浓度升高时，升温速度加快，且整个煤粉气流中颗粒析出挥发分也多，均相着火可能发生，因而造成了着火温度的逐渐降低。当煤粉浓度很高时，煤粉气流的升温速度反而降低，煤粒在温度不高时析出挥发分也不多，但是由于煤粉浓度很高，整个气流中挥发分浓度增加较快。

粉浓度很大时，浓度的增加使得升温速度明显减慢，挥发分的浓度效应不足以抵消升温速度的降低，这样才出现着火温度的提高。

Hertzberg在研究煤粉颗粒群着火时发现，不论对低挥发分的无烟煤还是高挥发分的烟煤，随着煤粉浓度的降低，着火温度都是先逐渐降低，而后在一定温度处保持不变，只是挥发分含量较高的煤发生这一转变的煤粉浓度较低。Hertzberg认为，高浓度下着火温度的几乎不变是受热解控制的。煤粉设备有很多种，比如我们所熟知的煤粉机就是其中比较重要的一种。利用颗粒群均相着火的稳态分析方法很好地解释了这一结果。作者的试验在高浓度时也出现了着火温度缓慢变化的现象，和Hertzberg的试验结果是很相似的，只是作者所用的滴管炉加热强度较Hertzberg的实验装置要小，在浓度降到一定值后加热温度需要提高。此外，从侯栋歧的一些煤种的试验结果中也可以发现类似的现象。由此可以得出结论，至少在高浓度下着火是均相的。

煤粉浓度和着火温度的关系在理论研究方面是比较活跃的。盛昌栋[3]从煤粉颗粒的能量方程、气相的能量方程和一组辅助方程出发，建立了煤粉颗粒群着火的非稳态数字模型。它们都是一阶微分方程组，用四阶Kunge-Kutta法进行求解。计算分为三种工况：(1)仅考虑颗粒群在辐射加热条件下的着火特性;(2)仅考虑颗粒群在对流加热条件下的着火特性;(3)辐射和对流联合条件下的颗粒群着火特性。从数值计算结果来看，如果仅考虑颗粒群受对流加热的情况，煤粉浓度对着火温度的影响是显著的。

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