知识要点 1901 VG UNN 7固体燃料的燃烧 固体燃料的燃烧过程及特点 煤的旋风燃烧技术及装置 煤的燃烧过程 一旋风燃烧原理 一煤的燃烧方式 一旋风炉的工作原理及形式 煤的层状燃烧技术及装置 煤的沸腾燃烧技术及装置 一层状燃烧过程及工作特性 一 固体燃料的流态化 一层燃炉的特性参数 一—沸腾燃烧的主要形式及其燃烧过程 一层燃炉的主要类型及设备 一沸腾燃烧装置 煤的悬浮燃烧技术及装置 煤燃烧新技术及发展趋势 一煤粉特性及燃烧 煤粉燃烧中稳燃技术的研究和发展 一煤粉制备 低NO,煤粉燃烧技术的研究和发展 煤粉燃烧器的主要类型及设备 School of Energy and Power Engineering
知识要点 7固体燃料的燃烧 固体燃料的燃烧过程及特点 煤的旋风燃烧技术及装置 —煤的燃烧过程 —煤的燃烧方式 煤的旋风燃烧技术及装置 —旋风燃烧原理 煤的燃烧方式 —旋风炉的工作原理及形式 煤的层状燃烧技术及装置 —层状燃烧过程及工作特性 层燃炉的特性参数 旋风炉的工作原理及形式 煤的沸腾燃烧技术及装置 —固体燃料的流态化 —层燃炉的特性参数 沸腾燃烧的主要形式及其燃烧过程 —层燃炉的主要类型及设备 煤的悬浮燃烧技术及装置 —沸腾燃烧的主要形式及其燃烧过程 —沸腾燃烧装置 煤的悬浮燃烧技术及装置 煤燃烧新技术及发展趋势 —煤粉特性及燃烧 —煤粉制备 煤燃烧新技术及发展趋势 —煤粉燃烧中稳燃技术的研究和发展 —低NOx煤粉燃烧技术的研究和发展 —煤粉燃烧器的主要类型及设备 School of Energy and Power Engineering
固体燃料的燃烧过程及特点 1901 NG UNN ◆煤的燃烧过程 一是煤中碳、氢等可燃元素组成与氧（空气)结合，同时发光、发热的剧烈 氧化反应过程； 一按照燃烧方式的不同，煤分别以块状、粒状或粉状进入炉膛，进行相应的 层状（火床）燃烧、沸腾（流化床）燃烧和悬浮（火室）燃烧； 一煤粒燃烧的主要阶段： 1)煤的加热和干燥 2)析出挥发分和形成焦炭 3)挥发分和焦炭的着火燃烧 4)灰渣的生成 煤粒燃烧的上述阶段可能串联发生； 实际的炉膛中，各阶段相互交叉或同步进行，取决于煤的特性、燃烧方式和 工况。 School of Energy and Power Engineering
固体燃料的燃烧过程及特点 煤的燃烧过程 — 是煤中碳 、氢等 燃元素组成与氧 氢等 可燃元素组成与氧 （空气 ）结合，同时发光 、发热的剧烈 氧化反应过程； —按照燃烧方式的不同 燃烧方式的不同，煤分别以块状 、粒状或粉状进 炉膛 入 ，进行相应的 层状（火床）燃烧、沸腾（流化床）燃烧和悬浮（火室）燃烧； —煤粒燃烧的主要阶段： 1 ） 煤的加热和干燥 2）析出挥发分和形成焦炭 3）挥发分和焦炭的着火燃烧 4 ） 灰渣的生成 煤粒燃烧的上述阶段可能串联发生； 实际的炉膛中，各阶段相互交叉或同步进行，取决于煤的特性、燃烧方式和 工况。 School of Energy and Power Engineering
固体燃料的燃烧过程及特点 1901 10 煤粒的燃烧过程 表7~1擦的挥发分开始析出温度和着火温度 煤种 挥发分开始析出源度（℃） 著火温度（℃）】 橘煤 130-170 250-450 长焰煤 -170 400-500 贫煤 -390 600一700 无烟煤 380-400 600-700 School of Energy and Power Engineering
固体燃料的燃烧过程及特点 煤粒的燃烧过程 School of Energy and Power Engineering
固体燃料的燃烧过程及特点 1907 NG UNN 一挥发分：由煤的矿物结晶水、挥发性成分和热解产物等组成，主要可燃物 质是碳氢化合物。 一火焰内部的碳氢化合物将在高温下发生热分解，产生碳黑； 碳黑在高温下发光，形成明亮的火焰； 一如果燃烧组织得不好，碳黑没有烧尽而穿出火焰，将形成黑烟； 一挥发分越高的煤，燃烧时火苗越长，若燃烧组织的不好，冒黑烟现象越严 重。 一焦炭：煤粒析出挥发分后的剩余部分，主要成分为固定碳和矿物杂质（灰 分)。 一挥发分着火燃烧时，氧气消耗于挥发分燃烧而不能到达焦炭表面； 一随着挥发分的逐渐燃尽，火焰逐渐缩短，焦炭温度逐渐升高，开始燃烧； 一焦炭燃烧一般先从其表面的某一局部位置开始，然后扩展至整个表面； 一碳粒周围有极短的蓝色火焰，主要是由CO燃烧所形成； 一随着焦炭的燃烧，煤粒中的不可燃物质逐渐形成灰渣，且渣层逐渐增厚， 将碳粒紧裹，影响焦炭的燃尽。 School of Energy and Power Engineering
固体燃料的燃烧过程及特点 —挥发分：由煤的矿物结晶水、挥发性成分和热解产物等组成，主要可燃物 质是碳氢化合物。 —火焰内部的碳氢化合物将在高温下发生热分解，产生碳黑； —碳黑在高温下发光，形成明亮的火焰； —如果燃烧组织得不好，碳黑没有烧尽而穿出火焰，将形成黑烟； —挥发分越高的煤，燃烧时火苗越长，若燃烧组织的不好，冒黑烟现象越严 重 。 —焦炭：煤粒析出挥发分后的剩余部分，主要成分为固定碳和矿物杂质（灰 分）。 —挥发分着火燃烧时，氧气消耗于挥发分燃烧而不能到达焦炭表面； —随着挥发分的逐渐燃尽，火焰逐渐缩短，焦炭温度逐渐升高，开始燃烧； —焦炭燃烧 般先从其表面的某 局部位置开始 一般先从其表面的某 一局部位置开始，然后扩展至整个表面； —碳粒周围有极短的蓝色火焰，主要是由CO燃烧所形成； —随着焦炭的燃烧，煤粒中的不可燃物质逐渐形成灰渣，且渣层逐渐增厚， 将碳粒紧裹，影响焦炭的燃尽 。 School of Energy and Power Engineering
固体燃料的燃烧过程及特点 1901 VG UNN 煤粒燃烧过程中，起决定作用的是焦炭（碳）的燃烧过程，即碳和氧在煤粒 表面进行的化学反应过程。 碳的燃烧速度： 一与化学反应本身以及氧气扩散到碳表面的速度有关； 一决定于速度较小的一个； 一化学反应能力主要取决于温度和焦炭的性质，扩散能力主要决定于煤粒的 大小以及空气和煤粒之间的相对速度。 扩散燃烧：煤层的层状燃烧—提高通风速度； 动力燃烧：炉膛中悬浮的细微煤末燃烧—提高炉膛温度； 过渡燃烧：碳的燃烧速度与扩散能力和化学反应能力都有关，提高炉膛温度 和气流速度均可使燃烧速度加快。 School of Energy and Power Engineering
固体燃料的燃烧过程及特点 煤粒燃烧过程中，起决定作用的是焦炭（碳）的燃烧过程，即碳和氧在煤粒 表面进行的化学反应过程。 碳的燃烧速度： —与化学反应本身以及氧气扩散到碳表面的速度有关； —决定于速度较小的一个； —化学反应能力主要取决于温度和焦炭的性质，扩散能力主要决定于煤粒的 大小以及空气和煤粒之间的相对速度 。 扩散燃烧：煤层的层状燃烧——提高通风速度； 动力燃烧：炉膛中悬浮的细微煤末燃烧——提高炉膛温度； 过渡燃烧：碳的燃烧速度与扩散能力和化学反应能力都有关，提高炉膛温度 和气流速度均可使燃烧速度加快。 School of Energy and Power Engineering
固体燃料的燃烧过程及特点 19017 NG UNN ◆煤的燃烧方式 根据煤在燃烧设备气流中的运动状态不同，燃烧可分为层状（火床)燃烧、 沸腾（流化床）燃烧和悬浮（火室）燃烧。 参数 层状（火床）燃烧 桃璣（流化床）燃烧 悬浮（火室）然烧 煤粒度(m) 505 5-1 1200 加热速度(K/s) 约1 103104 103-105 反应时间() 挥发物 100 1050 <0.1 焦渣 ~1000 100-500 <I 固、气流动方式 逆向 反向混合 顺向 反应控制要素 外部扩散 内部扩散 反应速度 School of Energy and Power Engineering
固体燃料的燃烧过程及特点 根据煤在燃烧设备气流中的运动状态不同 燃烧可分为层状 （火床 ）燃烧 煤的燃烧方式 根据煤在燃烧设备气流中的运动状态不同，燃烧可分为层状 （火床 ）燃烧 、 沸腾（流化床）燃烧和悬浮（火室）燃烧。 School of Energy and Power Engineering
固体燃料的燃烧过程及特点 1901 VG UNN ◆煤的燃烧方式 一层状（火床）燃烧 将几十毫米大小的煤块置于炉排（或炉箅)上而形成具有一定厚度的煤层， 大部分煤在该煤层中进行燃烧。 燃烧过程中，煤粒在炉排上静止不动，或者依靠机械外力（非气流作用）而 移动，但不离开炉排。 炉排（或炉箅）具有一定的缝隙，允许空气自下而上流过炉排和煤层，以利 于通风。 少量细小的煤粒可能会失去稳定性而被气流吹起，并与煤粒受热分解而析出 的挥发分和焦炭的不完全燃烧产物CO一起，在煤层上方空间中燃烧。 School of Energy and Power Engineering
固体燃料的燃烧过程及特点 煤的燃烧方式 —层状（火床）燃烧 将几十毫米大小的煤块置于炉排（或炉箅）上而形成具有一定厚度的煤层， 大部分煤在该煤层中进行燃烧 。 燃烧过程中，煤粒在炉排上静止不动，或者依靠机械外力（非气流作用）而 移动，但不离开炉排。 炉排 （或炉箅 ）具有 定的缝隙 具有 一定的缝隙，允许空气自下而上流过炉排和煤层 允许空气自下而上流过炉排和煤层，以利 于通风。 少量细小的煤粒可能会失去稳定性而被气流吹起，并与煤粒受热分解而析出 的挥发分和焦炭的不完全燃烧产物CO一起，在煤层上方空间中燃烧。 School of Energy and Power Engineering
固体燃料的燃烧过程及特点 19017 NG UNN ◆煤的燃烧方式 一悬浮（火室）燃烧 燃料呈悬浮状态在炉膛（燃烧室）空间中进行燃烧。 为实现悬浮燃烧，必须将煤破碎成细小的煤粉（粒径<0.1mm)，并采用煤粉 燃烧器组织煤粉气流，连续不断地喷入炉膛中。 喷入炉膛的煤粉悬浮在空气中，不断随同空气和燃烧产物在炉膛中运动，并 完成升温、着火和燃烧等过程，形成类似于气体燃料燃烧时所具有的明显轮 廓的火焰。 一沸腾（流化床）燃烧 燃用煤粒的尺寸在10mm以下，且大部分为0.2~3mm的碎屑； 介于层状燃烧和悬浮燃烧； 加入炉膛的煤粒受到气流的作用迅速与灼热料层中的颗粒混合，并在上下翻 滚运动中着火和燃烧。 School of Energy and Power Engineering
固体燃料的燃烧过程及特点 煤的燃烧方式 —悬浮（火室）燃烧 燃料呈悬浮状态在炉膛（燃烧室）空间中进行燃烧。 为实现悬浮燃烧 为实现悬浮燃烧，必须将煤破碎成细小的煤粉 必须将煤破碎成细小的煤粉 （粒径 < 0.1mm ），并采用煤粉 燃烧器组织煤粉气流，连续不断地喷入炉膛中。 喷入炉膛的煤粉悬浮在空气中，不断随同空气和燃烧产物在炉膛中运动，并 完成升温 、着火和燃烧等过程，形成类似于气体燃料燃烧时所具有的明显轮 廓的火焰。 —沸腾（流化床）燃烧 燃用煤粒的尺寸在10mm以下，且大部分为0.2~3mm的碎屑； 介于层状燃烧和悬浮燃烧； 加入炉膛的煤粒受到气流的作用迅速与灼热料层中的颗粒混合，并在上下翻 滚运动中着火和燃烧 。 School of Energy and Power Engineering
煤的层状燃烧技术及装置 温度，℃ NM00A10440A0AAO 火焰 1901 500 10001500 滋魔 新燃絮 ◆层状燃烧过程及工作特性 度 一燃烧过程中，煤层在炉排上静止 a? 焦炭 不动，或者依靠机械外力（非气流 作用)而随炉排移动，大部分煤在 灰渣 煤层中进行燃烧； 050520 炉排 0体积分数，% —燃烧过程沿煤层高度，自下而上 逐层进行； 空气 固定炉排上煤层结构和燃烧过程 一新燃料由上部加到炽热煤层上面，受到下面炽热焦炭层的加热以及煤层上方高 温火焰和炉墙的辐射加热； 一新燃料迅速升温、干燥，析出挥发分，完成燃烧的热力准备阶段，开始着火燃 烧； 一新燃料吸热，使煤层间温度有所降低； 一焦炭层是煤的主要撚烧区域，温度可达1200-1600℃； 一燃尽后的灰渣呈熔融状并向下流动，与上升的冷空气相遇而冷却，硬结成为固 态灰渣。 School of Energy and Power Engineering
煤的层状燃烧技术及装置 层状燃烧过程及工作特性 —燃烧过程中，煤层在炉排上静止 不动，或者依靠机械外力（非气流 作用）而随炉排移动，大部分煤在 煤层中进行燃烧； —燃烧过程沿煤层高度，自下而上 逐层进行； 固定炉排上煤层结构和燃烧过程 —新燃料由上部加到炽热煤层上面，受到下面炽热焦炭层的加热以及煤层上方高 温火焰和炉墙的辐射加热； —新燃料迅速升温、干燥，析出挥发分，完成燃烧的热力准备阶段，开始着火燃 烧； —新燃料吸热，使煤层间温度有所降低； —焦炭层是煤的主要燃烧区域，温度可达1200-1600oC； 燃尽后的灰渣呈熔融状并向下流动 与上升的冷空气相遇而冷却 硬结成为固 School of Energy and Power Engineering — ，与上升的冷空气相遇而冷却，硬结成为固 态灰渣
煤的层状燃烧技术及装置 190 G UNN 气体成分沿煤层高度的变化 一灰渣层：空气得到预热，炉排和灰渣层受 到冷却，有利于保护炉排免受高温损坏以及 灰渣的排出； 01 一焦炭层中的氧化区：氧与炽热的碳化合， 主要生成CO2以及少量的CO,并析出大量的 热量，温度自下而上逐渐升高，厚度约为煤 块尺寸的3-4倍； 一焦炭层中的还原区：CO,遇到炽热的焦炭， 发生吸热的还原反应，温度逐渐降低； 一干馏层：新加入的煤完成加热、干燥、析 4 出挥发分（CH4和H2等可燃气体)等过程， 并开始着火燃烧，且在还原区生成的可燃物 煤县高度 与干馏层中析出的挥发分一起上升至炉膛中 1灰渣层；2氧化区； 继续燃烧。 3还原区；4干馏层 School of Energy and Power Engineering
煤的层状燃烧技术及装置 气体成分沿煤层高度的变化 —灰渣层：空气得到预热，炉排和灰渣层受 到冷却，有利于保护炉排免受高温损坏以及 灰渣的排出； —焦炭层中的氧化区：氧与炽热的碳化合， 主要生成CO 2以及少量的CO，并析出大量的 热量，温度自下而上逐渐升高，厚度约为煤 块尺寸的3-4 倍； —焦炭层中的还原区：CO 2遇到炽热的焦炭， 发生吸热的还原反应，温度逐渐降低； —干馏层：新加入的煤完成加热 新加入的煤完成加热 、干燥 、 析 出挥发分（CH4 和 H2等可燃气体）等过程， 并开始着火燃烧，且在还原区生成的可燃物 与干馏层中析出的挥发分一起上升至炉膛中 1灰渣层； 2氧化区； 继续燃烧。 3还原区； 4干馏层 School of Energy and Power Engineering