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鈍體后“著火三角區(qū)”理論。均勻混氣流經(jīng)鈍體時,帶走它后面的物質(zhì),形成負壓區(qū),卷吸熾熱煙氣,從內(nèi)層給混氣層加熱(對流熱交換)。
鈍體尾跡恢復區(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。
較低的溫度點是煤粉氣流的運動軌跡.它的外緣是溫度較高的火焰區(qū)。這時回流區(qū)的溫度仍然是800℃左右,因為它卷吸了部分煤粉,特別是細顆粒煤粉,在這里快速循環(huán),揮發(fā)分析出,預熱并著火,然后進一步燃燒。
如果鈍體周圍的熱平衡受沉積在鈍體表面的液體燃料量的影響,或者部分液體膜不能蒸發(fā),于是在鈍體表面形成一個殼層。
這里,內(nèi)回流區(qū)所擁有的熱量Q,是自由射流火焰所沒有的(如鍋爐的直流式煤粉燃燒器),它對煤粉的迅速加熱、著火起著較大的作用。
煤粉燃燒比均勻混氣復雜得多,它一般包括下列子過程:較長的預熱時間,揮發(fā)分析出,快速熱分解和燃燒,焦炭的燃燒和燃荊
多數(shù)研究者認為,回流區(qū)中氣流湍流度大,循環(huán)流動倍率高,回流的高溫煙氣和被卷吸的低溫可燃混合物在回流區(qū)內(nèi)得到良好的充分的攪拌,因此煙氣的混合是均勻的,濃度近似于處處相等。
在這個基礎上,人們發(fā)展了多種形式的煤粉穩(wěn)燃器,而且在燃燒理論方面也進行比較深入的研究,從均相燃燒發(fā)展到煤粉氣流的多相燃燒。
這里首先介紹F.Fetting關于鈍體尾跡均勻混氣火焰形成的模型。均勻混氣繞流鈍體時,帶走它后面的物質(zhì),產(chǎn)生負壓,把熾熱的煙氣卷吸進來,從內(nèi)層加熱混氣(對流熱交換)。
判斷著火的方法很多。用數(shù)值模擬方法研究煤粉著火過程時,一般都采用溫度躍變的著火定義。
在試驗研究的基礎上,又研究了煤粉顆粒群著火的非穩(wěn)態(tài)數(shù)字模型,它不同于單顆粒煤粉的研究,在煤粉氣流中,由于具有一定的煤粉濃度。
上述結(jié)果可作如下解釋:多相著火時,煤粉濃度較低,著火取決于顆粒表面的化學反應速度,只有達到一定的顆粒溫度后才能發(fā)生著火。
用試驗研究煤粉氣流著火方式時要解決兩個前提性的關鍵問題:著火點的判斷和著火方式的判別。
在相同的時間內(nèi),煤粉將被加熱到更高的溫度,或者說,煤粉氣流加熱到著火所需要的時間減少了,著火提前了。
事實上,對于接近單顆粒的情況,由于煤粉濃度極低,顆粒數(shù)少,難以形成共同的火焰,煤粉顆粒的燃燒可視為彼此無關,因而以閃光的出現(xiàn)表征著火的發(fā)生是合適的。
在著火熱中,對流加熱和輻射加熱的關系及其對煤粉濃度的影響是需要搞清楚的。
本模型是以一維或柱塞型煤粉氣流的燃燒過程為基礎的,其對應的是一維煤粉燃燒試驗爐中的燃燒過程。
以上分析是在假定煤粉氣流著火溫度一定的前提下進行的,并未涉及到著火機理。
根據(jù)以上所述的揮發(fā)分析出量與供氧平衡的原理,可以解釋煤粉一空氣流中存在一個理想濃度的范圍。
粉濃度很大時,濃度的增加使得升溫速度明顯減慢,揮發(fā)分的濃度效應不足以抵消升溫速度的降低,這樣才出現(xiàn)著火溫度的提高。
煤粉燃燒需要空氣,煤粉的輸送也需要空氣,這就是煤粉一空氣混合物,通常稱它為一次風。
在一般情況下,煤粉氣流的著火熱量來自三個方面,即輻射、導熱和對流。輻射加熱的熱源是日火焰的輻射和爐墻的輻射,接復輻射熱的受體主要是煤粉粒。
根據(jù)著火方式的判據(jù),當煤粉濃度為0.5~o.6kgc/kga之間某一值時,氣固兩相著火時間曲線相交,兩相著火時間相等,表現(xiàn)為聯(lián)合著火。
在曲面的降壓加速段中,由于流體的部分壓力勢能轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w的動能,流體微團雖然受到粘性力的作用,但仍有足夠的動能,繼續(xù)前進。
對單顆粒煤著火的理論分析較早是由Nusselt在1924年作出的。他利用了非穩(wěn)態(tài)能量方程來計算達到顆粒著火的時間。