[科普中国]-煤炭悬浮燃烧

煤在炉膛中呈悬浮状态进行的燃烧反应过程。其特点是炉膛较大，没有炉篦，煤燃烧的几个阶段均在炉膛空间中进行。煤随空气喷入炉内，在炉内停留的时间很短，一般不超过2～3s。在这种燃烧方式中，煤和空气的接触面大，燃烧强烈，燃烧速度快，效率高，适用于大容量锅炉。1

介绍煤炭悬浮燃烧分为煤粉燃烧和煤浆燃烧2种方式。煤粉燃烧出现于20世纪20年代，1935年研制出较完善的制粉设备后，开始在动力锅炉大量采用。早期的煤浆燃烧是油煤浆燃烧，水煤浆悬浮燃烧发展得较晚。德国于1969～1970年之间进行了一次水煤浆燃烧试验，美国早期的一个重要试验是1961年10～11月在一家工厂进行的。1983年美国一台生产能力为50t/h的水煤浆制造设备已正式投产。中国于80年代初开始水煤浆的燃烧研究工作，已成功地进行了中试规模和工业性水煤浆燃烧试验。

煤炭悬浮燃烧历史悠久，应用广泛，大的燃煤电站锅炉及工业窑炉多采用煤粉燃烧，煤浆燃烧也具有良好的发展前景。

煤粉燃烧将煤磨细到一定程度，用空气喷入炉内，使其在运动过程中完成燃烧反应。煤粉燃烧象气体燃料燃烧过程中那样形成具有明显轮廓的火炬，又称为火炬燃烧。

煤粉粒度一般为1μm到300～500μm之间，其中以20～50μm颗粒占多数。煤粉由空气经燃烧器喷入煤粉锅炉(煤粉处于悬浮状态下燃烧的装置)炉膛中，由射流和周围高温烟气混合成的煤粉气流，受到强烈的对流传热和炉内高温火焰的辐射换热，温度迅速提高，达到煤的着火温度时开始燃烧。煤粉燃烧时间短，燃烧的几个阶段均在其运动过程中完成，燃烧产物随之排出炉外 (如图1)。

煤粉炉按其除渣方式分为固态排渣炉和液态排渣炉。

固态排渣炉的结构可使火焰脱离炉墙，靠近炉墙处所达到的温度应不致使灰渣熔化，并使燃烧固体产物在离开燃烧室之前就充分冷却，以免灰渣在对流管束上粘附。液态排渣炉是根据某些煤易结渣的特点，提高燃烧区域的炉温，使灰渣在水冷壁上形成液态流渣，流至炉底以液态形式排出。

煤粉燃烧器简称煤粉烧嘴，是煤粉燃烧关键的组成部分。其作用是向炉膛中输送空气和煤粉，使之在炉膛中良好混合、着火和燃烧，并保证火焰尽可能地充满整个炉膛。燃烧器的种类很多，按喷口断面形状分为圆口烧嘴和扁口烧嘴2种; 按气体流动情况分为直流式煤粉烧嘴和涡流式煤粉烧嘴2种; 根据送风方式分为单管式、双管式和多孔煤粉燃烧器。

煤浆燃烧煤粉与水或其他液体燃料制成煤浆喷入炉内完成的燃烧反应。煤浆燃烧包括水煤浆、煤油浆和煤醇浆燃烧，其中水煤浆和煤油浆应用较为广泛。

煤浆燃烧与油的燃烧过程相似，调制好的煤浆用空气经雾化喷嘴喷入炉内，在运动过程中完成燃烧反应，形成象油和气体燃料那样具有明显轮廓的火炬。煤油浆燃烧特征是靠近喷嘴处为油的火焰特征，远离喷嘴处直到火焰终端是残留煤焦的燃烬。水煤浆燃烧特征与煤粉燃烧火焰特征相似，不同的是火焰中心前移，靠近喷嘴处有加热、水分蒸发预燃段。

煤浆燃烧不仅可以采用悬浮燃烧方式，也可以采用旋风炉等其他燃烧方式。2

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杨刚 - 教授 - 西南大学