11.6 煤的热解及燃烧在线视频

同学们 前面我们讲了

碳燃烧的单模双模模型

我们还知道一个真正的煤燃烧

它是很复杂的

它有热解过程

它有挥发份的燃烧的

过程

它有碳燃烧的过程

当然了相比这个碳燃烧的过程呢

它的（非均相）反应

与均相相比

它是慢 所以它是决定

锅炉高度设计的

和相关方面的过程

但是呢咱们都知道目前的

雾霾天气和这些东西

我们对煤的要求

理解更高之后

其实前面热解过程的研究

包括热解过程的气相反应

形成小颗粒的反应

在这本书上统统都没有讲到

这也就是说

煤燃烧到现在

在整个国际燃烧界

把流体力学和物理化学

结合起来

使得煤燃烧依然蓬勃发展

而且它的未来

还有很长的路

就是把工程

结合着工程的重大需求

去进行（激励）研究的这个路

还是十分长的

我们这呢就是

通过这门教材

就是说

以这个

Pennsylvania无烟煤

和Montana的烟煤

咱们中国一般都讲

你比如像咱们作为这个

热能专业的老师

（神华）烟煤在整个行业

我们都知道它这种烟煤

是一个什么样的

还有呢咱们国家

特别是最近出现

了准动煤

低阶褐煤的

还有含甲烷盐的褐煤的利用

所以我们对煤质

还想给大家一个认识就是

碳燃烧它是不够的

这是最后讲这一块的目的

我们前面讲了碳燃烧模型

这个呢其实当同学们

我们走向这个社会

走向国际的时候

还有许多小常识

在煤燃烧上 需要我们学习的

比如说煤的工业分析和元素分析

工业元素分析我们就知道

它有四个基

这个基的换算同学们要会

第一个是什么

收到基

拿到这个煤

i received

收到这个煤

它有水分 灰分 固定碳和挥发份

固定碳和挥发份是咱们想用的

然后如果空气干燥

就是没有把所有水分去掉

就是空干基，就是a d

air dry

如果把所有的水分都去掉

就是一个干燥基

就没有水了

只有灰和燃烧的

挥发份和这个固定碳

这个固定碳就是咱们前面讲的

碳模型的燃烧那些东西

后面呢如果把灰再去掉

只有燃料那一部分

挥发份和固定碳

就是干燥无灰基

这些基的换算呢

我们可以

回到这个基的

的定义

收到基

的话

包括的就是A2

挥发份A2MA2

加上碳氢氧氮硫的这个A2

整个是百分之百

到了空干基呢

是空干基下的

你看每个碳氢氧氮硫

a d，就是下标都不一样

然后加上A的

灰的a d

和这个Mad

然后就是百分之百

是这个东西

干燥基呢就是把水弄没

把剩下的再合成到一起

又是百分之百

碳氢氧氮硫

当然还有氯元素

把氯元素加进来

和这个挥份（dry）

就是百分之百

干燥无灰呢只有有机成分

碳氢氧氮硫

当然如果有氯化氢的话

也把氯化氢加进来

所以这一块的话呢

是百分之百

它的这个换算

其实不是很难

下面我给大家稍微

讲一下

你比如说这个

干燥基和收到基的换算

是很容易的

那就是你比如说

以这个碳为例

因为碳是燃烧的一个主要元素

碳A2

就是收到基的A2

它怎么换算成碳呢

是d 就是碳d

就是干燥基的碳d

碳d等于就是碳A2

乘一个什么呢

乘一个上面分子是100

底下分母是100减去一个

水分的就是MA2

这就可以了

真正比较难的

或者换算常出点错误的

是收到基和空气（空干）基

这里我们根据

碳A2和那个碳ad的比例

碳A2和碳ad的比例

等于是100减去个MA2

和100减去个Mad

它是因为它有两个水分

没有全弄完

就造成了这个

所以碳ad等于一个

100减去Mad

除以一个100减去MA2 碳A2

但是呢碳d就没有100减去M那个

就直接是100

底下是100减去个MA2

分母乘以一个碳A2

就是这一块的话

这个转换可以根据就是

我们对它的整个的

这个物理过程的理解

它就是个代数计算

那第二个我们要知道的

一点常识

我们还要知道就是

我们这个煤种啊

煤燃烧

你像这个无烟煤

它进化了很多年

它都没有挥发份

但是实际这种

这种进化时间很长的煤

并不是最好的

为什么

因为它进化的很长

那个氢都跑了

它就会相当于这个碳

它最后烧起来的时候

它没有挥发份

点火很难

所以无烟煤的挥发份的含量很低

就是燃点很高

所以它不太好弄

而烟煤呢

是我们目前在电厂用的时候

最喜欢的

因为什么呢

它既有挥发份含量

而且呢它又进化的时间呢

它那种真正的挥份里面的

那些碱金属了

也经过进化中

经过水洗了 都跑了

经过矿源学的形成

所以它烟煤

中间这个煤用的反而是最好的

但是褐煤呢就分

如果它的碱金属

和其他的那些盐啊

含量还比较高的时候

它也会在燃烧中带来很多问题

但是有的好的褐煤呢

它反而就是

挥发份多

它可以转成自由了

或者其他这些东西

也可以去做这些方面的

研究

所以真正的就是每个煤种

就是褐煤

像咱们（准动煤）发现

它是可以用很多年

所以咱们国家这块研究的比较多

但是我们每个的颜色你也可以看

真正的褐煤的话呢

它的光泽

它没有那么像那种

真正的无烟煤是很精亮精亮的

亮度

黑的透亮

烟煤呢就比它那个亮度差一些

这种褐煤光泽就暗淡

这样的话呢

我们对这个煤的划分要有一点了解

另外一个呢

我们还是一个

就是这个对燃烧过程啊

我们得有一个时间尺度的概念

咱们前面算了个寿命

就是碳燃烧的寿命

这个大概是多少呢

就是碳燃烧的这个寿命是

咱们算了个70微米的

是0.2 0.3这个

秒的（量纲）

炉子设计是两秒的这个时间

在这个挥发份的这个时间

在咱们平常的锅炉

大家知道是多少吗

挥发份析出的时间

是

10毫秒的量纲

那个挥发份燃烧的时间

是20到50

毫秒的时间

所以碳燃烧的时间

是属于200毫秒到300毫秒

就是0.2 零点几秒

所以我们对这种

它的时间尺度就是一下子

对整个过程中

沿着这个炉膛

对吧 这个碳

烧到哪一段哪一段

你看到是哪一个东西

真正最底层的才是挥发份

燃烧那个量度

后面都是碳的这个燃烧的

就是你怎么去研究它

还有呢热解过程中呢

它有的时候也并不是说

咱们这个A热解的这个颗粒

逐渐减少

有的时候像有的煤

热解的过程中

突然有一些烟煤突然膨胀

因为啥呢这么高的热应力

它就膨胀了

英语叫swarding

就是这种膨胀

它怎么在科学研究中

去研究这些东西

所以通过热解的时候

它出现了焦油

和小分子的气体

那一块再参与燃烧

又需要就是咱们

第四章第五章的

很多这个反应机制

这个焦的燃烧呢

它也不是个球形

它有很多（比较面积）

这种模型怎么能够再继续发展

对吧

所以这样的话呢

这个煤燃烧的这个过程

怎么能够去描述

热解过程

和热解后的这一个表述

它有很多未来的空间

再如果考虑的话

颗粒物生成和（nox）

它还有很多研究的空间

另外一个呢

最后我们就会讲这个

煤热解和燃烧过程中

形成这个焦炭

就是我刚才说的

它根本不是一个球形的

它有可能是这种

空壳的

都是比较面积

这个就是要以比较面积

去建立反应的这个机制

还有我这个图画的

就是咱们在工业设施中

煤粉炉的是10的4次方开每秒

有的炉子的加热时间

最后

像那个大块的

就是几十几百的

像那个链条炉

和有的循环流化床呢

都没有像煤粉炉这么高

这个时候它整个发生的

膨胀比也是不一样的

所以这些模型的话

包括通过就是这个这些研究

我们可以看

就是并不是比我们的

这个球形颗粒假设

完全是一致的

还有呢一旦有了灰分变化之后

我们可以看

我们用现在的就是

氮烧膜的模型预测的

都是这种反应速率很快

但其实它很多更像于这种

线性的反应

就有可能线性的话呢

就是它不是这么快

就是D方消耗的

既有可能是化学反应的控制

也有可能是灰分的限制

所以这一块呢

怎么能够去建立模型

包括像（CBK）模型

赫特或者是他发明的模型

包括弗莱彻

他们也在做这一块

就是我讲这么多这个目的呢

就是想同学

在煤燃烧里面

结合着咱们中国未来

煤发电

是整个国家动力的

未来的一个趋势

包括超超临界技术的发展

和超低排放技术的结合

就是未来呢煤发电

肯定能成为国家的

一个国民经济的

一个重要的一个方式

而我们在从中能做什么样的贡献

我们去理解煤燃烧过程

还有这么多过程不是清晰的

如果再考虑到污染物

它的这个空间

所以希望同学们能够

通过这堂课的学习

能够举一反三

能够以后所有的（共同）经验

都通过你的理论分析和预测

然后去反映它

并不是一定百分之百预测准

而是理解这个过程的

物理机制更重要

所以燃烧课它的魅力也在于此

我就讲到这个地方