内容发布更新时间 : 2024/5/20 21:03:30星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

燃烧的稳定性影响因素分析

煤粉气流燃烧的稳定性直接影响锅炉的安全性，锅炉能否稳定、持续的燃烧是关系燃烧安全性的最重要的因素。合理的燃烧工况应该是迅速的着火、快速的火焰传播、强烈的燃烧强度和充分的燃尽。着火阶段是整个燃烧阶段的关键，要使燃烧能在较短时间内完成，必须强化着火过程，即要保证着火过程能够稳定而迅速地进行。稳定着火是燃烧过程的良好开端，而充分燃烧且燃尽是实现锅炉稳定经济燃烧的关键。要组织好良好的燃烧过程，其标志就是尽量接近完全燃烧，也就是在保证炉内不结渣的前提下，燃烧速度快，而且燃烧完全，得到最高的燃烧效率，保证燃料在炉膛内完全燃烧的条件，一是着火要及时稳定；二是要控制燃烧速度并使燃料在炉内有足够的燃烧时间，使煤料尽量燃尽。

1 炉内燃烧的关键环节

当煤粉与空气的混合物进入炉内后，首先从高温烟气中吸收热量而升温；此时，煤粉中一部分挥发份开始释放出来，并继续加热新煤粉。当新燃料和空气的混合物拥有足够的着火热量时，最初析出的一部分挥发分首先开始着火；接着是残余挥发分的继续燃烧与焦炭的着火燃烧同时进行。燃料燃烧过程中，不断释放热量，使炉膛升温，并促进燃烧过程加速发展。到燃烧结束时，焦炭全部燃尽形成灰渣。

燃料的燃烧过程首先取决于燃料自身的燃烧特性。所谓燃烧特性是指燃料的着火特性和燃尽特性。同时，燃料的燃烧过程还与许多外部条件有关。例如，炉内温度水平，空气与燃料的混合比例和混合位置，配风方式，燃料—空气的混合物与炉内高温烟气的热量交换，燃料燃烧时的放热速度，燃烧放热量，水冷壁的吸热能力等。

因为煤粉火焰的着火稳燃机理是分析锅炉燃烧稳定性的影响因素的理论基础，为了弄清燃烧稳定性的影响因素，必须先了解煤粉火焰的着火稳燃机理。

2 煤粉的着火稳燃机理

煤粉燃烧稳定性既反映了煤粉着火的难易程度，又体现了煤粉着火后的燃烧状况。

煤粉在炉膛里燃烧，一般讲来，要经历三个阶段：一是煤粉的热解阶段，在此阶段水分蒸发、挥发分析出，一次风粉加热到着火温度；二是煤粉的燃烧、着火阶段，在此阶段挥发分和焦炭着火燃烧；三是燃尽阶段，是焦炭燃尽组织好坏的关键阶段，需要的时间较长。此三个阶段相互联系、相互制约。合理的燃烧工况应该是迅速的着火、快速的火焰传播、强烈的燃烧强度和充分的燃尽。按照煤粉着火燃烧的三个阶段，分析影响煤粉燃烧稳定性的因素，整体结构如下图所示：

煤粉着火燃烧的三个阶段

一、煤粉的热解：矿物成分和含量、粒径、

升温速率、温度、停留时间

二、煤粉气流的着火的影响因素

挥发分 煤粉品质 水分 灰分

1煤粉 发热量

煤粉细度 煤粉气流的初温

一次风量、一次风温、一次风速 二次风量、二次风温、二次风速

燃烧器 配风方式及燃烧器结构形式

单只燃烧器的热功率

2结构 qA、qR

炉膛 散热条件：卫燃带

3运行 锅炉负荷

合适的空气量：过量空气系数

适当高的炉温：炉膛温度 三、煤粉的燃尽 足够的停留时间：qv，?min

燃烧器结构特性 空气和煤粉的良好扰动和混合

一、二次风的良好配合

2.1煤粉的热解阶段

热解是煤的燃烧过程的一个重要的初始过程，对着火有极大的影响。煤的热分解就是煤被加热到足够高的温度时开始分解，产生煤焦油和挥发分气体。对于燃烧过程来说，热解的影响大致有两个方面。

①直接作用：挥发分的释放一方面造成煤粒质量的直接消耗，同时这些释放出来的挥发物质会在气相环境中或煤粒表面燃烧，产生的热量或者使环境温度升高，或者使煤粒本身迅速被加热，提高煤粒温度，又反过来加速煤粒的多相着火与燃烧。

②间接作用：由于挥发分的释放，使煤粒的化学结构、表面形态及孔隙结构发生了很大变化，从而改变了煤焦的反应性能；此外，由于挥发分的析出与燃烧抑制了氧化剂向煤粒表面和孔隙内部的扩散作用，从而改变了煤焦的燃烧速率。

由于煤本身具有复杂性、多样性和不均一性，因此影响煤热解的因素繁多，如煤阶、矿物成分和含量、粒径、升温速率、温度、停留时间、压力、煤的显微组分等。由于煤粉的裂解阶段主要与煤粉本身的性质有很大关系，煤质的讨论放在煤粉气流的着火阶段中详细说明。

2.2 煤粉气流的着火阶段

煤粉气流一般是指以一定速度运动的煤粉空气混合物，电站锅炉中的燃烧是以煤粉气流的形式进行的。只有以煤粉气流为对象研究燃烧过程，才能真正认识煤粉气流的着火特性。锅炉中煤粉气流的着火，或者可以说火焰在煤粉一次风混合物中的传播，是靠对流传热和辐射热来进行的。在一般情况下，煤粉气流的着火热量来自三个方面：辐射、导热、和对流。辐射加热的热源是火焰的辐射和炉墙的辐射，接受辐射热的受体主要是煤粉粒。煤粉浓度越高，参与吸热的粒子越多，尽管煤粉之间存在屏蔽现象，但吸收的热量相对还是较多的，升温较快，着火时间较短。煤粉颗粒加热的结果是把它本身的热量很快地传给气体，在均相着火的火焰锋面上，温度差别较大，导热的效果很好；但煤粉火焰是多相、大范围的燃烧，这时的导热作用是较小的。相反，对流换热在煤粉气流的着火中起着主要作用，是着火热量的主要供应者。因为煤粉气流的着火较难，燃烧的时间也比较长，着火区的温度较高，较难维持稳定连续着火，必须组织高温热烟气的回流来加强煤粉－空气的混合，加强对流换热，提供足够的着火热量，使煤粉快速加热和着火。

电站锅炉煤粉着火的实质是：煤粉空气混合物经由燃烧器以射流方式喷入炉膛后，通过紊流扩散和内回流卷吸周围的高温烟气，同时又受到炉膛四壁及高温火焰的辐射，而将悬浮在气流中的煤粉迅速加热。煤粉气流着火所需吸热量的 70％～90％来源于卷吸高温烟气时的对流换热，10％～30％来源于炉膛四壁及高温火焰的辐射。当煤粉与一次风气流通过对流传热与辐射热获得了超过煤粉气流着火所需热量时，入炉煤粉气流即可被点燃进入正常燃烧，当燃料热释放速率大于炉膛水冷壁吸热速率，入炉新燃料流可在无引燃能量支撑下稳定着火。

着火阶段是整个燃烧阶段的关键，要使燃烧能在较短时间内完成，必须强化着火过程，即要保证着火过程能够稳定而迅速地进行。组织强烈的烟气回流和燃烧器出口附近煤粉一次风气流与高温烟气的激烈混合，是保证供给着火热量、稳定和着火过程的首要条件；提高煤粉气流初温，采用适当的一次风量和风速，是降低着火热的有效措施。