煤粉濃度的變化是否會影響煤粉的燃燒

從燃燒機理方面看，當煤粉氣流中煤粉受熱升溫時，顆粒將熱解或發生表面多相化學反應，發生熱解的溫度一般較低，而多相反應發生的溫度一般較高。當煤粉濃度較低時，顆粒升溫速度很慢，煤粉可用于析出揮發分的時間較長，但熱解產生的揮發分少，不足以引起整個煤粉氣流的均相著火，而氧量相對較多極易到達顆粒表面，著火只能是非均相的，因而著火溫度也較高。當煤粉濃度升高時，升溫速度加快，且整個煤粉氣流中顆粒析出揮發分也多，均相著火可能發生，因而造成了著火溫度的逐漸降低。當煤粉濃度很高時，煤粉氣流的升溫速度反而降低，煤粒在溫度不高時析出揮發分也不多，但是由于煤粉濃度很高，整個氣流中揮發分濃度增加較快。

粉濃度很大時，濃度的增加使得升溫速度明顯減慢，揮發分的濃度效應不足以抵消升溫速度的降低，這樣才出現著火溫度的提高。

Hertzberg在研究煤粉顆粒群著火時發現，不論對低揮發分的無煙煤還是高揮發分的煙煤，隨著煤粉濃度的降低，著火溫度都是先逐漸降低，而后在一定溫度處保持不變，只是揮發分含量較高的煤發生這一轉變的煤粉濃度較低。Hertzberg認為，高濃度下著火溫度的幾乎不變是受熱解控制的。煤粉設備有很多種，比如我們所熟知的煤粉機就是其中比較重要的一種。利用顆粒群均相著火的穩態分析方法很好地解釋了這一結果。作者的試驗在高濃度時也出現了著火溫度緩慢變化的現象，和Hertzberg的試驗結果是很相似的，只是作者所用的滴管爐加熱強度較Hertzberg的實驗裝置要小，在濃度降到一定值后加熱溫度需要提高。此外，從侯棟歧的一些煤種的試驗結果中也可以發現類似的現象。由此可以得出結論，至少在高濃度下著火是均相的。

煤粉濃度和著火溫度的關系在理論研究方面是比較活躍的。盛昌棟[3]從煤粉顆粒的能量方程、氣相的能量方程和一組輔助方程出發，建立了煤粉顆粒群著火的非穩態數字模型。它們都是一階微分方程組，用四階Kunge-Kutta法進行求解。計算分為三種工況：(1)僅考慮顆粒群在輻射加熱條件下的著火特性;(2)僅考慮顆粒群在對流加熱條件下的著火特性;(3)輻射和對流聯合條件下的顆粒群著火特性。從數值計算結果來看，如果僅考慮顆粒群受對流加熱的情況，煤粉濃度對著火溫度的影響是顯著的。

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