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《热力发电》年第期
煤粉颗粒着火模式的研究
能源部西安热工研究所章明川
清华大学徐旭常
摘要
本文简要回顾了煤粉颗拉着火机理研究的发展历史及存在的问题, 介绍了本文
作者所开发的挥发分均相着火模型及炭骸燃尽的移动火焰锋面模型对这些问题的处
理结果。墓于这些结果, 如着火图谱中扑均相着火与联合着火方式间的转变边
界得到的很好的预报一种新的挥发分燃烧与炭骸燃烧之间的交互作用, 即在通常的
煤粉火焰工况条件下, 由于挥发分火焰的引发, 炭骸可以在其昨均相着火温度以下被
点燃的理论得到了阐述。
据一台一维火焰炉上固体取样的分析结果,
研究背景挥发分的大量析出是在可见火焰锋面后
一例才发生的, 从而提出了着火可
。
对煤粉颗粒着火问题的兴趣和探索, 自能首先由煤粒表面发生的观点
,
年矿井爆炸后盯和此后等人用高速摄影的方法
的研究川开始, 已有年的历史。然而, 只对流动热空气中的褐煤粒的着火及燃烧作了
,
在最近几十年内, 对着火机理的认识才有了更详细的观察为煤粒的非均相着火方式提
。
较大的进展。供了直接的证据
,
年代前, 人们一直认为煤的着火总是目前这两种煤粒的着火机理已为人们
。,
在气相中发生的。即煤粒加热后释放出的挥所普遍接受在一特定条件下究竟出现何种
,
发分与空气中的氧混合后, 在一定条件下着着火方式则取决于颗粒表面的加热和挥发
。
火, 然后迅速燃尽挥发分燃烧产生的热量使分释放速率的相对大小若颗粒表面加热速
残留炭骸被加热, 达到炭骸的着火温度后, 炭率高于颗粒整体热解速率, 着火发生在颗粒
骸才开始燃烧直至燃尽。表面, 称之为非均相着火。反之, 着火则发生
年代中期, 和首先在颗粒周围的气体边界层中, 称之为均相着
以实验证实了这种现象并不是唯一的图。根火。
一一
年第期《热力发电》
。年代中, 等人用电加热栅网的速率一下, 小颗粒煤粉俘以
方法详细考察了煤粒的着火过程及着火方式非均相方式着火而大颗粒煤粉或煤粒
随煤粒直径及加热速率转变的条件〔‘」给出帅则以均相方式着火。随着加热速率的
了一种典型烟煤的着火方式图谱见图, 升高, 它们均向联合着火方式转变直至加热
图中将由挥发分火焰直接引燃炭骸的着火方速率达。坡。以上时, 联合着火即成为唯
式称为联合着火方式。由图可见, 在低的加热一可能的着火方式。
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衡专。
纱
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粒径, 协温度
工一非均相着火一均相着火一联合着火
图着火方式与煤粉粒径及加热速率的关系引自文献臼
如着火图谱问世后, 对于这一图谱和于年提出的一种确
的解释及定量预报并没有很好得到解决。定均相着火温度刃的方法。该方法假设
年赚在他的一篇著名综述颗粒表面只发生煤的热解反应, 热解产物全
,
中闹明确地将对这一图谱的预报列为这一部为求解颗粒边界层内各种气相成分
。
领域的一项重要研究目标在总结我们近年的质量守恒、能量守恒等控制微分方程组, 并
,
来研究成果的基础上本文对解决这一预以颗粒表面径向温度梯度刃办的状态
。
报的命题作了一个初步的尝试一即所谓的绝热准则来定义着火温度。
尽管这一模型从形式上看所考虑