煤的燃烧原理

煤炭的燃烧，一般经历四个阶段：

1、水分蒸发阶段当温度达到105℃左右时，水分全部被蒸发；

2、挥发物着火阶段：煤不断吸收热量后温度继续上升，挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧。挥发物燃烧速度快，一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右；

3、焦碳燃烧阶段：煤中的挥发物着火燃烧后，余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。此时焦碳温度上升很快，固定碳剧烈燃烧，放出大量的热量。煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段；

4、燃烬阶段：这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完，以降低不完全燃烧热损失，提高效率。

想要点燃煤炭的话，先取些干草或者是废纸点燃，放到炉子当中。此时在草上放些小木条，注意放木条的时候要松散一些，别堵死。这样可以上下通风，等木条点燃以后，在木条上面放些煤块。要是一直点不着的话，需要重复以上的步骤。

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其实煤炭在燃烧的过程中，需要空气。由于煤炭和空气不能够达到理论的完善混合，要是供应空气量大于理论空气量的话，才能够出现燃烧的情况。

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另外煤炭在燃烧的时候，高温有利于加速燃烧，还可以减少化学和机械不完全的燃烧损失。如果在燃烧煤炭的时候，采用了鼓风机的话，可以有效的改善热力条件，让煤炭充分的燃烧。

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不得不说，煤炭想要充分的燃烧，需要跟空气充分的混合与良好的接触。当然为了保证燃料和空气充分混合以及频频的接触，才可以减少煤炭的浪费，当然也要增加煤炭的表面积，加压，燃烧，调整气流等等。

煤中可燃成分（碳、氢、硫等）与空气在的氧进行剧烈的化学反应，放出大量的热并生成烟气和灰渣的过程。其主要反应：挥发份+O2 →CO2+H2O C+O2→CO2 S+O2→SOX（SO2） 完全燃烧反应N+O2→NOX

挥发份 → CMHN C → CO 不完全燃烧反应N → NH3

煤的燃烧过程必须具备3个条件：（1）供应燃烧所需的空气量。，为使煤中的可燃成分完全燃烧，全部转化成CO2、SO2、H2O气体产物，所需的最低空气量称为理论空气量。由于煤和空气不可能达到理论的完善混合，实际上供应的空气量大于理论空气量。实际空气量与理论空气量之比称为空气过乘系数。

（2）保持高温环境， 提高煤炭燃烧温度有利于加速燃烧反应和着火的稳定性，还可减少化学和机械不完全燃烧损失。预热鼓风锅炉可改善热力条作，有利于燃烧高水分、高灰分的劣质燃烧；液态除渣旋风炉温度高达1760~1800℃，大大强化燃烧过程；固态排渣炉炉温受煤灰熔融性的制约，通常不超过1200~1350℃。

（3）燃料和空气充分混合与良好接触， 为保证燃料和空气充分混合与良好接触主要措施有减少煤的粒度以增加煤的反应表面积、加压燃烧、调整气流运动等。

煤炭燃烧方式可分层状燃烧、悬浮燃烧、旋风燃烧和流化床燃烧4种，燃烧设备分别为层燃炉、煤粉炉、旋风炉和流化床燃烧炉

煤炭地下气化燃烧后的灰渣留在地下，采用充填技术，大大减少了地表下沉，无固体物质排放，因此煤炭地下气化减少了废物和粉煤灰堆放面积及对地面环境的破坏，这是其他洁净煤技术无法比拟的。地下气化煤气可以集中净化，脱除焦油、硫和粉尘等其他有害物质，可以消除SOx和NOx污染，汞、颗粒物和含硫物质等其他污染物也大大减少。

UCG与传统采煤加地面燃烧相比，可减少二氧化碳排放，并有利于进行碳捕捉和储存。CO经地面变换后，采用分离技术将CO2分离出来储存或作其他用途，从而得到洁净煤气，因此，地下气化技术有利于解决大气污染问题。由于气体燃料的化学活性高，着火快，燃烧迅速，在很短的时间内大部燃料已经燃尽，所以，燃烧气体燃料的锅炉的火焰中心较低。重油喷人炉膛后，在炉膛火焰辐射和高温回流烟气的加热下，90%以上的重油气化和裂解为各种碳氢化合物气体，剩余的不到10%成为焦炭粒子。煤粉颗粒受热之后，首先析出其水分，接着分解出挥发分。当温度足够高时，挥发分开始燃烧，同时将燃烧产生的热量加热煤粒，随着煤粒温度的升髙，挥发分进一步得到释放。但由于剩余焦炭的温度还很低，同时释放出的挥发分阻碍了氧气向焦炭的扩散，故此时焦炭未燃烧。地下气化煤气中H2含量在40%以上，分离后得到各种纯度的H2。H2是当今人类最理想的洁净能源，H2可储、可输性好，不仅是高能燃料，又可作为中间载能体使用，它转变灵活、使用方便、清洁卫生，在自然界中形成水-氢-水自然循环，所以氢能是一种可再生能源，符合人类可持续发展的需要。

煤气发生炉内煤的燃烧要经过四个阶段：1.加热干燥阶段 煤进入炉膛加热,煤中水分开始气化蒸发,蒸发完毕,煤被烘干.2.形成焦炭阶段随着温度的升高,烘干的煤开始分解,放出可燃气体,称为挥发分,不同的煤种,挥发分逸出的温度也不同.逸出挥发分后,剩下的固体成为焦炭,它除了灰分以外其他几乎全是炭.3.挥发分着火阶段当挥发分逸出与空气混合达到一定浓度时,挥发分开始燃烧放出大量的热,为焦炭燃烧创造条件.4.灰渣形成阶段挥发分接近烧完时,焦炭开始燃烧,它是固体燃料和空气中的氧气之间燃烧化学反应.当焦炭外壳先燃掉的部分形成灰妨碍了氧扩散进焦炭中心时,燃烧就要终止,从而形成了灰渣.

由于煤所含元素有C、H、N、S、O等几种，所以煤燃烧时会排放出二氧化硫、氮的氧化物等．这些气体溶于水会形成酸雨，酸雨会对森林、雕像、建筑物等造成腐蚀。

当煤未充分燃烧时，会产生一氧化碳，一氧化碳是大气的污染物。

煤在燃烧时，会产生固体小颗粒(未燃烧的碳粒)，造成对空气的粉尘污染。

家庭里用煤炉烧煤时，常常会闻到一股刺激性气味，并看到炉口上方有蓝色火焰，这种刺激性气味是烧煤时产生的二氧化硫的气味，蓝色火焰主要是生成的一氧化碳燃烧而产生的。

二氧化碳的大量排放，超过自然界的消耗能力，就会引起温室效应，会使大气变暖，陆地减少。

经历四个连续的过程:

1) 煤粒被加热和干燥。

2) 挥发份的析出和燃烧。

3) 煤粒的膨胀和破裂。

4) 焦炭燃烧和再次破裂及炭粒磨损。

煤粒在流化床内大致经历四个连续变化的过程：(1)进入炉内的固体燃料颗粒首先被高温物料和周围烟气加热和干燥。(2)达到一定的初始温度后，燃料中的挥发分开始析出和着火。(3)在挥发分燃烧和灼热料层的烘烤下，产生焦炭粒子的料层内初步着火与燃烧过程，使煤粒膨胀并发生一次破裂。在料层中那部分尺寸相对较大的颗粒，不能一次从料层和密相区中逸出，经过较长一段周期的反复燃烧和一次破碎过程，最终形成0. 3~1. 5mm的可脱离料层的细碎颗粒粒径。(4)料层中未燃尽的细碎颗粒从料层中逸出，进人炉膛上部悬浮段，在二次风补足氧量的环境下陆续在密相区、稀相区、分离器与炉膛之间的过渡区、旋风分离器以及料腿和J阀内部继续燃烧。由于这一段二次燃烧过程多次的摩擦撞击作用，使颗粒再次出现二次破裂。然后，经过多次的循环燃烧直至粒度减少到50~80mm及以下尺寸后，飞逸出分离器进人尾部烟道。煤粒送入循环流化床内迅速受到高温物料和烟气的辐射而被加热，首先水分蒸发，然后煤粒中的挥发份析出并燃烧、最后是焦炭的燃烧。其间伴随着煤粒的破碎、磨损，而且挥发份析出燃烧过程与焦炭燃烧过程都有一定的重叠。煤粒在流化床中的燃烧过程如图所示。循环流化床内沿高度方向可以分为密相床层和稀相空间，密相床层运行在鼓泡床和紊流床状态。循环流化床内绝大部分是惰性的灼热床料，其中的可燃物只占很小的一部分。这些灼热的床料成为煤颗粒的加热源，在加热过程中，所吸收的热量只占床层总热容量的千分之几，而煤粒在10秒钟左右就可以燃烧（颗粒平均直径在0～8mm），所以对床温的影响很小。

1、最常用的方法是用别人烧了一半的煤拿来放在自己煤炉的新煤球下面然后扇火。

2、想在最短时间将煤点着,则需要在有风的情况下,并且将最好在助燃剂中加入酒精或者油等易燃物质可以帮助快速点燃。另外，炉子上的风门关闭后可以使火持续燃烧的时间更久。

3、在炉子里放一个蜂窝煤，下面留下空间，塞一些碎木刨花进去，然后将纸捻点着了烧碎木刨花，在一个蜂窝煤下烧。火势旺了之后扇火，直到煤球点着，就往上面压其它蜂窝煤。注意起火时，一个蜂窝煤之下不要塞满碎木，要留下空气火势才旺。

煤在燃烧过程中主要产生的是空气污染，会产生许多有害气体，主要有二氧化硫、硫化氢、一氧化氮、二氧化碳等，还会产生烟尘。大气中的二氧化硫污染主要由包括煤炭在内的燃料燃烧所致。

煤炭是地球上蕴藏量最丰富，分布地域最广的化石燃料。构成煤的元素主要有碳、氢、氧、氮和硫等，此外，还有极少量的磷、氟、氯和砷等元素。

煤炭被人们誉为“黑色的金子”、“工业的食粮”，它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一。进入二十一世纪以来，虽然煤炭的价值大不如从前，但在目前和未来很长的一段时间之内，煤还是我们人类的生产生活必不可缺的能量来源之一。