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時間:2014-05-27 10:38:33
作者:世邦機器
如果說預(yù)混火焰的穩(wěn)定主要是充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)器的L模型的話,鈍體尾跡煤粉多相流火焰的穩(wěn)定應(yīng)該再考慮栓塞燃燒的極為重要的作用,這就是劣質(zhì)煤穩(wěn)燃的多維系統(tǒng)理論模型,或稱之為鈍體尾跡煤粉著火和穩(wěn)燃的LP復(fù)合物理模型。
穩(wěn)燃腔燃燒器使煤粉火焰穩(wěn)定的理論主要有以下兩個方面:
穩(wěn)燃腔的內(nèi)回流使煤粉火焰穩(wěn)定
鈍體燃燒器的發(fā)明和成功地應(yīng)用在鈍體的尾跡產(chǎn)生一個有利于火焰穩(wěn)定的內(nèi)回流區(qū)。這個回流區(qū)使火焰穩(wěn)定和燃燒強化的理論是很明顯的。
1.強化了燃燒過程的初始階段
因為這短短的時間內(nèi)揮發(fā)分大量析出,固定碳同時快速燃燒。一般煤粉在爐膛內(nèi)燃燒停留時間為1s,但在不到0.15s時間內(nèi),揮發(fā)分析出已超過90%,固定碳已燒去70%。剩下的約20%的未燃碳需要約80%(o.8s)的時間才能燃荊煤粉加工設(shè)備在煤粉的應(yīng)用中有著很重的地位,而煤粉碎機,就是重中之重了。而內(nèi)回流區(qū)的存在延長了煤粉在初始階段的停留時間(煤粉在回流區(qū)內(nèi)外循環(huán)反復(fù)流動)。
2.強化了燃燒過程的對流換熱
根據(jù)文獻(xiàn)的計算,在一般情況下,當(dāng)煙氣的平均溫度T=1100℃,以高溫?zé)煔饣亓骷訜釣橹?鈍體的特色)的著火時間為S=0.003s,而以火焰及爐墻的輻射加熱為主(無鈍體情況)的著火時間則為t=0.07s。這就是說,鈍體的高溫?zé)煔饧訜崦悍壑林鸬臅r間比無鈍體的輻射加熱要快23倍。
3.強化了燃燒過程的湍流交換
由于鈍體的存在改變了自由射流的湍流結(jié)構(gòu),鈍體繞流的結(jié)果產(chǎn)生了脫體現(xiàn)象,流體微團亂“竄”亂“跳”,對流和擴散雙管齊下,脈動速度加大,湍流交換速度加快,鈍體尾跡的湍流強度在回流區(qū)附近高達(dá)60%,比無鈍體的自由射流的湍流強度值大得多。
4.強化和擴大了梯度的差值
根據(jù)多次試驗結(jié)果,在鈍體回流區(qū)附近速度梯度很大,從正向流到零速度線和逆向回流,速度大小的差別很大,加快燃燒過程的熱量交換和質(zhì)量交換。而且,由于鈍體尾跡的負(fù)壓作用,卷吸下游的高溫?zé)煔?,同時發(fā)生燃燒過程,于是溫度梯度的差值很大。根據(jù)傅里葉定律,溫度梯度越大,擴散質(zhì)量交換的強度越大,熱交換的熱通量也越大。在鈍體的基礎(chǔ)上裝設(shè)了穩(wěn)燃腔后(穩(wěn)燃腔煤粉燃燒器),內(nèi)回流的作用更加明顯,火焰更加穩(wěn)定,燃燒過程大大強化。
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但是,大量試驗證明,揮發(fā)分在析出過程中即可發(fā)生著火,而焦炭的著火要在被加熱一段時間并達(dá)到著火溫度后才能被點燃。
按煤巖學(xué)的理論,煤并不是一種單一的物質(zhì),是由多種不同的顯微組分組成。這些不同顯微組分導(dǎo)致了煤在外表形態(tài)、光學(xué)性質(zhì)及顯微結(jié)構(gòu)上的差異,從而造成了煤的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及工藝性質(zhì)上的不同。
即假定煤由非活性結(jié)構(gòu)和活性結(jié)構(gòu)兩部分組成。前者不參加熱解,后者則以下述方式進(jìn)行反應(yīng):水和二氧化碳首先析出,煤粒同時轉(zhuǎn)變成中間物--變形原漿,繼而參與進(jìn)一步反應(yīng)生成輕的氣體產(chǎn)物、重?zé)N類氣體與焦油。
事實上,來自火焰前沿的輻射并不是單方向的。適用于無窮大平面系統(tǒng)的這一單方向輻射的假定所引起的誤差,將在下一段中加以討論。
隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,人們將面臨著人口、資源和環(huán)境的危機,尤其是環(huán)境污染。煤粉燃燒和它的關(guān)系是非常密切的,到21世紀(jì)中葉(2050年),化石能源仍然占主導(dǎo)地位,全世界用煤量占一次能源的30%以上,中國則占60%~70%,它們所造成的污染仍然是非常嚴(yán)重的。
鈍體尾跡恢復(fù)區(qū)是一個過渡區(qū),煤粉氣流繞流鈍體后,被分開的兩股射流在這里會合,合并成一股大射流。