工程上采用一些技术指标定性、 工程上采用一些技术指标定性、 近似描述煤的着火与燃烧特性。 近似描述煤的着火与燃烧特性。
燃料特性指标
Vdaf： C/H： ： FC/Vdaf：
越高，着火越容易，燃 越高，着火越容易， 烧稳定性越好。 烧稳定性越好。 越高，煤化程度越高， 越高，煤化程度越高， 着火越难。 着火越难。 越高，煤中的挥发分相对含 越高， 量越低，着火越困难。 量越低，着火越困难。
影响炉内燃烧的因素
——煤粉细度、煤粉浓度
目录
煤粉的性质
煤的着火与燃烧特性 煤粉气流的着火与燃烧
1 2 3 4
煤粉细度与浓度对燃烧的影响研究
第一章 煤粉的性质
煤粉的一 般性质
煤粉细度 Rx
煤粉均匀 性系数n 性系数n
煤的可磨 性系数
煤粉的一般性质
形状不规则:d<500μ 20～30μ 形状不规则:d<500μｍ 20～30μｍ多。 500 良好的流动性:表面积大，表面吸附大量的空气,输送方便。 良好的流动性:表面积大，表面吸附大量的空气,输送方便。 自燃和爆炸性：吸附了大量空气，缓慢氧化，温升， 自燃和爆炸性：吸附了大量空气，缓慢氧化，温升，达着火温度自 适当的条件下引起爆炸。 燃。适当的条件下引起爆炸。 爆炸三个必要条件：可燃物浓度，氧，点火能量。 爆炸三个必要条件：可燃物浓度， 点火能量。 水分的影响： 水分的影响： 煤粉水分影响流动性与爆炸性。 煤粉水分影响流动性与爆炸性。
Rx = a × 100 % a + b
Rx 越小，则煤粉越细 越小， 煤粉经济细度 热损失 q4、制粉电耗 qdh、磨煤设备金属部件磨损 qms 之和为最小时的煤粉细度
zj R 90 = 4 + 0 . 8 nV daf
其中
n 是表示煤粉颗粒分布的均匀性系数
煤粉均匀性系数n 煤粉均匀性系数n
Te ≥ Ti
Te—燃烧室的环境温度； Te—燃烧室的环境温度； Ti—燃料的着火温度。 Ti—燃料的着火温度。
此时的稳定性指标即为燃烧室内的温度水平。 此时的稳定性指标即为燃烧室内的温度水平。
影响燃烧稳定性的因素
燃料性质、 燃料性质 ——燃料性质、煤粉细度； 燃料性质 煤粉细度； 燃烧室内的温度水平； 燃烧室内的温度水平； 燃烧室的散热条件； 燃烧室的散热条件； 煤粉气流的初温； 煤粉气流的初温； 风煤配比； 风煤配比； 燃烧器的气动特性； 燃烧器的气动特性；
煤粉浓度对着火的影响研究
图2
煤粉浓度与着火距离的关系
煤粉浓度对着火的影响研究
从图2 从图2可以看出，随着煤粉浓度的增加，着火距离 首先减小，当煤粉浓度为0.8 首先减小，当煤粉浓度为0.8 kg/kg 时降为最低， 然后又随煤粉浓度的升高而增加。 ☻这主要因为煤粉浓度低时，煤热解释放出的挥发 分含量较少，其燃烧放出的热量较少； ☻随着煤粉浓度继续增加，煤粉释放的挥发分足够 多，其燃烧产生的热量可以快速加热煤粉气流，使 得着火距离缩短，煤粉浓度为0.8 得着火距离缩短，煤粉浓度为0.8 时着火距离降至 最短； ☻煤粉浓度继续升高，其升温所需热量随之增加， 不利于挥发分的析出，致使其着火距离延长。
n值越大，煤粉中过粗和过细的煤粉均较少，即煤粉粒度分布较均匀。 值越大，煤粉中过粗和过细的煤粉均较少，即煤粉粒度分布较均匀。
☻ n取决于磨煤机和粗粉分离器的型式，一般取n = 0.8～1.2。 取决于磨煤机和粗粉分离器的型式，一般取n 0.8～1.2。
煤的可磨性系数
煤的可磨性系数表示煤磨成一定细度的煤粉的难易程度。 煤的可磨性系数表示煤磨成一定细度的煤粉的难易程度。
BTN K km = 0.0034HGI 1.25 + 0.61
HGI> 86 为易磨煤
第二章 煤的着火与燃烧特性
燃烧特 性指标 着火与燃 烧特性的 概念
煤粉气流 着火指数 与挥发分 间关系
燃料特 性指标 挥发分 对燃烧 的影响
煤粉浓度 对煤粉气 流着火指 数影响
内容简介
煤的燃 烬特性
着火难 易指标
着火指数FI： 着火指数FI：
制取200× 400目窄筛分煤粉试样 制取200× 400目窄筛分煤粉试样，使煤粉高度离散地缓慢通 目窄筛分煤粉试样， 过炽热的试验炉膛， 过炽热的试验炉膛，取能使煤粉颗粒着火的最低炉膛温度 为煤粉颗粒的着火指数。 为煤粉颗粒的着火指数。
煤粉浓度对煤粉气流着火指数( 煤粉浓度对煤粉气流着火指数(℃ )的影响
燃烧稳定性的理论解释
着火温度理论： 着火温度理论：
当燃料与氧化剂在不同的化学当量配比条件下， 当燃料与氧化剂在不同的化学当量配比条件下， 其着火温度是不同的， 其着火温度是不同的，其内在原因可从反应活化 能与质量作用角度来解释。在某一瞬间， 能与质量作用角度来解释。在某一瞬间，燃烧稳 定的条件为： 定的条件为：
模拟工况
模拟运行中的关键参数的变化对点火过程的影响，包括高 温空气速度、一次风速、一次风煤粉浓度、煤粉细度等。
表2 各工况入口条件的选取
煤粉浓度对着火的影响研究
• 数学模型
对于气相湍流模型，本文使用标准k-ε 双方程模型。在三 维直角坐标系，控制方程统一形式为：
煤粉浓度对着火的影响研究
图1
不同煤粉浓度下烟气温度沿轴向趋势
煤粉燃烧的一般过程
煤粉喷入炉内后，煤粉粒子经历的过程： 煤粉喷入炉内后，煤粉粒子经历的过程： 加热升温 水分析出 挥发分析出
挥发分着火燃烧
焦碳着火、 焦碳着火、燃烧与燃烬
☻挥发分的析出、着火燃烧，对煤粉气流的着火与 挥发分的析出、着火燃烧， 挥发分的析出 燃烧稳定性具有重要的影响； 燃烧稳定性具有重要的影响； ☻焦碳的燃烧过程决定了煤燃烧过程的长短与燃烧 焦碳的燃烧过程决定了煤燃烧过程的长短与燃烧 焦碳的燃烧过程 效率。 效率。
煤粒子的着火机理与燃烧物理模型
火焰 挥发分 焦碳
煤粒
煤粒
煤粒子周围挥发 分的浓度较低
煤粒子周围挥发分的 浓度较高，达到着火 浓度较高， 所需的最低浓度
煤粒子周围的挥 发分着火燃烧
燃烧过程中煤粒型态变化物理模型
缩核模型： ： 等径模型： 爆裂模型： ：
基本结论
小的煤粉颗粒比大颗粒更易于着火； 的煤粉颗粒比大颗粒更易于着火； 颗粒比大颗粒更易于着火 不能热分解的物质，着火发生于表面； 不能热分解的物质，着火发生于表面； 的物质 完全热分解的物质，着火发生于气相； 完全热分解的物质，着火发生于气相； 的物质 煤粉粒子为部分热分解物质， 煤粉粒子为部分热分解物质，其着火方式取决于 部分热分解物质 粒径、挥发分含量、环境氧浓度等因素的影响， 粒径、挥发分含量、环境氧浓度等因素的影响， 等因素的影响 既可能发生气相着火、固相着火、 既可能发生气相着火、固相着火、气固两相同时 着火。 着火。
煤粉浓度 (kg/kg) 0.2 阳沁无烟煤 黄陵烟煤 无烟煤/烟煤 无烟煤 烟煤 =7/3 无烟煤/烟煤 无烟煤 烟煤 =3/7
1000 970 950 940
740 720 705 695
800 775 760 750
765 745 730 720
0.4
0.6 0.8
煤的燃烬特性
煤粒从着火开始至完全 燃烧时所需的时间 t； ； 从着火开始， 从着火开始，在规定的 时间内所燃烬的份额 r 。
BTN 全苏热工研究所（BTH） 全苏热工研究所（BTH） K km
在风干状态下将质量相等的标准煤和试验煤由相同的粒度磨制成相同 的细度时， 的细度时，消耗的能量之比
BTN K km <1.2 为难磨煤
BTN K km >1.5 为易磨煤
哈氏可磨性指数 HGI HGI< 62 为难磨煤 与 HGI之间关系 HGI之间关系
T越高，Vdaf越大。 越高，V 时间越长，V 时间越长，Vdaf越大。 煤粉越细，Vdaf越大。 煤粉越细， 越大。
挥发分对燃烧的影响着 火 温 度（ ）Vdaf (%)
Vdaf
%, 的影响
挥发分对 燃
的影响
挥发分对
煤粉气流着火指数与挥发分间的关系
1000
FI(? )
800 600 400 200 0 5 10 15 20 25 30 35
影响燃烬特性的主要因素： 影响燃烬特性的主要因素： 影响燃烬特性的主要因素
燃烬特性通常在 差热天平中通过 TG曲线得到 曲线得到。 TG曲线得到。
煤种
燃烧温度 细度 氧气浓度
第三章 煤粉气流的着火与燃烧
煤粉燃烧的一般过程 煤粒子的着火机理与燃烧物理模型 燃烧过程中煤粒型态变化物理模型 煤粉气流的燃烧稳定性（着火与熄火） 煤粉气流的燃烧稳定性（着火与熄火） 燃烧稳定性的理论解释 影响燃烧稳定性的因素
着火与燃烧特性的概念
着火
由缓慢的氧化反应迅速过渡到剧烈自动加速反应 过程，反应系统的温度出现阶跃性升高。
燃烧特性
反映燃料着火难易、燃烧稳定性、燃烧速度、燃 烧效率、不同阶段燃烧动力学规律的燃烧技术指 标。
燃烧特性指标
各种燃料在不同条件下燃烧反应动力学 的准确数学描述， 的准确数学描述，即阿累尼乌斯定律中 K0、E的准确数学描述。 K0、 的准确数学描述。
lg ln n = 100 R 200 lg − lg ln 200 90 100 R 90
R200< R90， n为正值； 为正值；
☻ 当R90一定时，n值越大，则R200越小，说明煤粉中过粗的煤粉较少； 一定时， 值越大， R200越小 说明煤粉中过粗的煤粉较少； 越小， ☻ 当R200一定时，n值越大，则R90越大，说明煤粉中过细的煤粉较少。 一定时， 值越大， R90越大 说明煤粉中过细的煤粉较少。 越大，
☻ 水分高：流动性差，易堵，粉仓搭桥。影响着火与燃烧。 水分高：流动性差，易堵，粉仓搭桥。影响着火与燃烧。 ☻ 水分低：自燃与爆炸。干燥耗能增加。 水分低：自燃与爆炸。干燥耗能增加。