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高浓度煤粉燃烧反应过程中氧化浓度影响

时间:2014-05-28 09:55:28

作者:世邦机器

煤粉浓度为0.412kgc/kga时,CO和CO:的变化趋势是一致的,只是浓度为0.742kgc/kga时更加明显而已。随着煤粉浓度的增加,不仅挥发分析出增多,CO也大大增加,使火焰的稳定性和燃烧强度大大地增加了。

高浓度煤粉燃烧反应过程中氧化浓度影响的研究也是令人感兴趣的。氧的含量是多好还是少好,在反应区中应维持多大的氧量才是适度的,这些都将是下面重点讨论的问题。

首先进行理论分析,在研究煤粉浓度和着火方式关系时,建立了一个比较简单的非稳态数学模型。在煤粉气流的着火过程中,如果仅考虑辐射传热的因素。氧的浓度变化为0。10%,15%,20%,着火的影响并不大,只是氧的浓度越低着火时间越长,因为对着火来说,加热过程比化学反应过程更加重要,氧的浓度越低,发生着火方式转变的煤粉浓度也越低,而氧浓度低则降低了多相反应速度,从而使着火更易于以挥发分燃烧的形式发生。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。从计算结果还可看到,随着煤粉浓度的增加(1/D减少),着火时间成直线地下降,在所计算的范围内.着火时间从500ms下降至lOOms以下。在煤粉的着火过程中,如果仅考虑对流加热因素的影响。氧浓度的提高意味着化学反应速度的加快,从而造成临界煤粉浓度和理想煤粉浓度的提高,也导致了着火时间的缩短。如图所示,当氧的浓度0=10%~23%时,着火时间降至100ms以下。

试验煤种为青山烟煤的影响(焦作煤)宽筛分,煤粉浓度为0.09kgc/kga,氧的浓度为0。一10 oA,5.75%。试验表明,氧浓度降低使煤粉着火推迟,其表现特征是CO:的生成量减少。当氧浓度为5.75%时,从右图看着火是均相的,而氧浓度为10%时,着火是非均相的,在大气氧浓度条件下(21%),对于更高的煤粉浓度着火仍可能是非均相的,因此降低氧浓度使得煤粉气流着火向均相着火区域移动。氧浓度的这种作用是不难理解的,氧浓度的降低使得化学反应速度相对降低,且氧难以到达颗粒表面,煤粉的着火温度升高,因而颗粒有更长的时间析出挥发分而造成均相着火。在实际煤粉气流中,由于对高温烟气的卷吸,着火区域的氧浓度并不高,因而可能导致均相着火的出现。

使着火时间显著地缩短。例如,在一定浓度下,lgD=一0.5,即D一0.32kgc/kga,颗粒群初温分别为71。298K,373K,473K,对应的着火时间分别为ti一140ms,120ms,40ms,较多降低lOOms,而且随着煤粉浓度的增加,颗粒群的着火时间也是变化的,先是降低,然后上升的速度较快,它表明并不是煤粉浓度越浓越好,而是存在一个理想的煤粉浓度的范围,即曲线的较低点附近。当煤粉气流初温接近于热解温度时,由于热解极易发生,着火时间很短,理想煤粉浓度向浓煤粉的方向后移。

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