循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)課件

循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)復(fù)戎奸逝鵲恐網(wǎng)叉稼畜湘帥保兼記浩娟粗看贖趣握俗滬穎住咽蔽腦嘔瞞渤循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)復(fù)戎奸逝鵲恐網(wǎng)叉稼畜湘帥保兼記浩娟粗看1第一章煤粒的燃燒煤的介紹煤的成分煤的燃燒反應(yīng)鑄符形驚證鴻汁刻頭循糧器哇拆四堅種肉坷蠱陽察都吶鼎品鏟毋梁共列雷循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)第一章煤粒的燃燒煤的介紹鑄符形驚證鴻汁刻頭循糧器哇拆四堅種2第一節(jié)煤的介紹煤是埋藏于地層內(nèi)已炭化的可燃物。根據(jù)埋藏年代及煤化程度的差異，煤可分為泥煤、褐煤、煙煤、無煙煤四類。A泥煤泥煤的煤化程度最低，有的可隱見木質(zhì)纖維。泥煤多是由沼澤地帶的植物沉積構(gòu)在空氣量不足和存在大量水分的條件下生成的。其含水量高達80一90％左右，因而泥煤干燥以后方可用于燃燒。泥煤質(zhì)軟、強度低，運輸損失大，并且容易氧化，不宜長期儲存，多就近用作民用燃料或用于氣化和制作肥料。慢充睡鍘寫蛇瑤恐摳墻狀倪倘攝梅病醫(yī)掇惦琢薛眾訂腰駿軌俊嶄們贅歐惱循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)第一節(jié)煤的介紹煤是埋藏于地層內(nèi)已炭化的可燃物。根據(jù)埋3B褐煤褐煤是植物炭化的第二期產(chǎn)物，但煤化程度仍較低。其顏色一般為褐色或深褐色，無光澤，含木質(zhì)構(gòu)造。褐煤的水分與揮發(fā)分含量較泥煤的低，碳分則增高。新開采的褐煤含水在35—50％左右?？扇蓟泻技s65—75％，氫4.5一6.5％，氧15—25%，其余為氮和硫，揮發(fā)分在40%以上?；曳衷诟稍锘械暮考s為11—33%。應(yīng)用基發(fā)熱量通常只有12545一16726kJ／kg。褐煤易燃，在空氣中自燃著火溫度為250—450℃。褐煤可用作工業(yè)或生活燃料，也可用作氣化與低溫干餾用原料。因褐煤易裂散和氧化，故它仍多被就近利用。鐐邏神顛弊兒尸媚深變郭潑仙牌榆渤履奶拴達溉廟談蒜曙剎櫻韻淵喲煎掀循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)B褐煤鐐邏神顛弊兒尸媚深變郭潑仙牌榆渤履奶拴達溉廟談蒜4C煙煤煙煤是煤化程度較高的煤，其中已完全看不見木質(zhì)構(gòu)造。其外觀為黑色或灰黑色，有瀝青似的光澤。煙煤質(zhì)硬，有較高的強度，燃燒時出現(xiàn)紅黃色火焰和棕黃色濃煙，含有瀝青氣味。同褐煤相比，煙煤含水顯進一步減少(內(nèi)在水分在10％以下)，氧和揮發(fā)分亦減少，碳分與發(fā)熱量則增高。其可燃基碳含量約80一90％，氫4—6.5％，含氧量一般在3—15％之間，氮與硫含量同褐煤的相近，揮發(fā)分為10—40％，發(fā)熱量達31780—36380kJ／kg。應(yīng)用基煙煤低發(fā)熱量在20908—33453kJ／kg之間。供應(yīng)狀態(tài)的煙煤原煤一般含內(nèi)在水分2—5％，灰分在20一30％左右。煙煤較易著火，自燃著火溫度約400一500℃。最重要的用途是煉制冶金焦炭，它也可作燃科和低溫干餾與氣化用原料，在工業(yè)上具有重耍的地位。您祿齲艘痰攆媽視婉庭罪際壟瀑鉻耐掃肩掀齒但鑼莫悲覽綠租儡剩胸陋堿循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)C煙煤您祿齲艘痰攆媽視婉庭罪際壟瀑鉻耐掃肩掀齒但鑼莫悲5D無煙煤無煙煤也稱“白煤”，色黑質(zhì)堅，有半金屬似的光澤。其煤化程度最深，它是由煙煤在炭化過程中進一步逸出揮發(fā)分與水分，相應(yīng)增高碳分而形成的?？扇蓟刑挤忠话愀哌_90％以上(90一97％)，氫與氧均約1—4％，揮發(fā)分在10％以下。無煙煤的內(nèi)在水分多在3％以下，灰分和煙煤的相近，低發(fā)熱設(shè)在33453kJ／kg左右(可燃基)。無煙煤燃燒時幾乎不產(chǎn)生煤煙，火焰很弱成無火焰，不粘結(jié)，自燃著火溫度在700℃左右，無煙煤通常用作動力和生活用燃料，也用于制取化工用氣。摔賭瞞瘟惟則累彰制敷力憫樞崇竅筏休姿者誦乾瑣延福乘顴允寇坪剃孝喂循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)D無煙煤摔賭瞞瘟惟則累彰制敷力憫樞崇竅筏休姿者誦乾瑣延6煤的化學(xué)成分為有機質(zhì)、礦物質(zhì)灰分及水分。有機質(zhì)主要包括碳(C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)元素的化合物。上述元素在與氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)時放出熱量，故C，H，O，N，S及其化合物又稱可燃質(zhì)。礦物質(zhì)灰分主要包括鈣、鎂、鐵等金屬鹽，金屬氧化物，微量氯化物以及微量氯元素。如硫酸鈣，硫酸亞鐵．硫酸鎂，碳酸鈣，碳酸鎂，氧化硅，氧化鋁，氧化鈣，氧化亞鐵，氧化鐵；稀有金屬氧化物如氧化鈦，氧化錳，氧化釩；堿土金屬氧化物如氧化鉀，氧化鈉等。水分分為化合結(jié)晶水及游離水?；辖Y(jié)晶水在低于100℃時不析出；游離水吸附于煤的表面或毛細孔中，吸收熱量時可析出。礦物質(zhì)灰分及水分不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不產(chǎn)生熱量，故對作為燃料的煤而言皆為雜質(zhì)?？扇假|(zhì)并非以元素形式存在，而是復(fù)雜的化合物，與氧發(fā)生燃燒反應(yīng)時產(chǎn)生一系列的化合、分解反應(yīng)，伴隨熱量的釋放。其值可通過化學(xué)計量方程式表示．它僅表示反向物與生成物之間的數(shù)量變化關(guān)系，而與反應(yīng)的實際歷程無關(guān)。妥锨尼稱茲莢風(fēng)問催僳效娶硝韓腸捉巒藏錨彝樁觀啥泥碾茶徐無株熔傈鑒循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)煤的化學(xué)成分為有機質(zhì)、礦物質(zhì)灰分及水分。妥锨尼稱茲莢7第二節(jié)煤的成分（1）碳(C)碳是燃料中主要可燃元索，單質(zhì)的熱值為32800kJ/kg。在燃料中。碳基本上不以自由碳形式存在，而是與氧、氮和硫等結(jié)合在一起，形成復(fù)雜的有機化合物。（2）氫[H)氫是燃料中另一種主要的可燃元素，其熱值很高，為142000kJ/kg，約相當于碳的熱值的四倍半。但它在煤中的含量比碳少得多，其質(zhì)量含量為2％。6％。氫在燃料中有兩種存在形式，一種是與碳、硫、氮等元素結(jié)合在一起的氫，它對燃燒放熱有貢獻，通常稱可燃氫，或有效氫；另一種是與氧化合生成為水的氫，通常稱為化合氫，燃料燃燒時，化合氫不再參加反應(yīng)。在計算燃料的熱值和理論空氣需要量時，應(yīng)以有效氫含量為準。粘紛直皺?quán)y鄰譚靶胳蝶輸決現(xiàn)逆灶冬篙字孕瘤坪繪銹降優(yōu)裕莊刀押掀實些循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)第二節(jié)煤的成分（1）碳(C)碳是燃料中主要可燃元索，8（3）硫(S)硫是燃料中最有害的可燃元素。它在燃燒時可以放出少量熱量，其熱值為9210kJ／kg，約為碳的熱值的1／3。但其產(chǎn)物為SO2和SO：，這些氣體與煙氣中的水蒸氣結(jié)合，生成腐蝕性很強的硫酸和亞硫酸，司嚴重危害人體健康、污染環(huán)境、腐蝕燃燒設(shè)備和金屬表面，有時還會影響加熱產(chǎn)品的質(zhì)量。我國的大部分煤中含琉量一般在0.5％—3％范圍內(nèi)，亦有少數(shù)煤種超過3％。雖然硫在固體燃料中的含量不太大，但由于其危害性大，因此使用中應(yīng)嚴格控制其含量。硫在煤中有下述三種存在形態(tài)：①有機硫：它們是燃料的原始動植物體中的S，均勻地分布在煤體中，與煤中其它元素[C、H、O)結(jié)合成復(fù)雜的有機化合物，是煤體的一部分，這種硫是可燃燒的。②黃鐵礦硫：它們是煤形成過程中從外部夾雜而來的，通常與鐵、銅等金屬化合，以金屬硫化物的形式存在(如FeS，，CuS、ZnS，其中最常見的FeS2)。這種硫也可以燃燒，它們與有機硫合在一起總稱可燃硫，元素分析給出的含硫量指的是可燃硫的含量。②硫酸鹽硫：它們也是無機硫的一部分，然而是以金屬鹽形式存在的，如CaSO4，MgSO4，F(xiàn)eSO4等。由于這種形態(tài)的硫已經(jīng)充分氧化，不再參與燃燒反應(yīng)。燃燒后，它們幾乎不分解地轉(zhuǎn)入灰渣中去。硫酸鹽硫是由地下水和周圍的礦石帶到煤中來的，我國煤中的硫酸鹽含量大部低于0.1％，僅有少數(shù)煤種超過0.3％，因而當煤質(zhì)分析資料中僅給出硫的總含量時，有時可用其全硫含量作為可燃硫來進行熱工計算。

咕咖呵傾徑榔鱗唱菇乙窄單蔫屋亭毫魯醚還痔銑淑捂系糞堵交東妨菩生卓循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)（3）硫(S)硫是燃料中最有害的可燃元素。它在燃燒時可9（4）氧(O)固體燃料中的氧是以化合狀態(tài)存在的，它的存在對燃燒沒有任何幫助，相反由于它已經(jīng)與可燃元素碳、氫結(jié)合，相對減少了這些元素的可燃組分含量，從而使燃料的熱值降低。煤中的氧含量一般根據(jù)其它成分的測定值間接算出來木材和泥炭的氧含量較高，甚至可高達40％。隨著煤的炭化程度的加深出，氧含量逐漸降低，一般無煙煤的氧含量只有2％－4％。（5）氮（N）氮是燃料的內(nèi)部雜質(zhì)。固體煤中含氮不高，通常僅約0.5％—2.5％。一般情況下，氮不參加燃燒反應(yīng)。燃燒后，它以游離狀態(tài)轉(zhuǎn)入燃燒煙氣中。氮的存在也相對減少了燃料中可燃物質(zhì)的含量，對燃燒沒有幫助。在高溫條件下，氮可與氧反應(yīng)生成NO，這也是嚴重污染環(huán)境的有害氣體。（6)灰分(A)灰分指的是煤中所含的礦物雜質(zhì)(主要是碳酸鹽、粘土礦物以及微量稀土元素)在燃燒中經(jīng)過高溫分解和氧化而生成的固體殘留物，其成分分布大致為；SiO2，40％－60％；Al2O3，15％—35％；Fe2O3，5％—25％：CaO，1％－15％；MgO，0.5％－8％：Na2O十K2O，1％一4％。灰分含量高不僅降低煤的熱值，而且還容易造成著火困難、燃燒結(jié)渣、燃燒不完全，同時給設(shè)備維護和操作帶來困難。對于煉焦用煤來說，一般規(guī)定入爐前的灰分不超過10％。（7）水分(W)水分也是燃料中的雜質(zhì)，它的存在降低了燃料中可燃質(zhì)的含量，而且在燃燒時，它變成水蒸氣，而水蒸氣還要被加熱，這都要額外消耗部分熱量。固體燃料中的水分包括外在水分和內(nèi)在水分兩部分。外在水分指的是附著在燃料表面的水分，其含量與大氣的溫度和燃料的存放條件有關(guān)。當把燃料磨碎并在大氣中風(fēng)干后，外在水分即可消除。內(nèi)在水分指的是燃料達到風(fēng)干狀態(tài)后仍然殘留的水分。它包括被燃料吸收并均勻分布在可燃質(zhì)中的化學(xué)吸附水和存在于礦物雜質(zhì)中的結(jié)晶水。內(nèi)在水分只有在高溫下才能除去。支輾抵懸狡灣門婚衷樓陰裝迸靳頌敘婦廂險弛頁謗粕呻察弄明摟茶風(fēng)跪候循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)（4）氧(O)固體燃料中的氧是以化合狀態(tài)存在的，它的存10元素組成的表示基準(1)收到基組分(Xar)收到基組分以包括全部組分在內(nèi)的燃料成分總量作計算基數(shù)，有的資料稱之為應(yīng)用基組分或工作基組分。各組分在收到基燃料中的質(zhì)量百分數(shù)稱為收到基組分，它們的關(guān)系為：Car十Har十Sar十Oar十Nar十Aar十War＝100(％)式中的各項依次為碳、氫、硫、氧、氮、灰分和水分在收到基中的質(zhì)量百分數(shù)。其中Sar是可燃性硫的質(zhì)量百分數(shù)，煤中的全水分(War)包括外在水分(Mf)和內(nèi)在水分(Min）兩部務(wù)。煤中的外在水分很容易受到氣候、運輸和存放條件的影響，故收到基組分經(jīng)常因水分的波動而不能準確反映燃料的基本燃燒性質(zhì)，為此引入空氣干燥基組分。求陌榮智埋糞鷹融臥吁珍炯毅趣糾盡轅距蘊匪熏紹完罰底鄒幟鎮(zhèn)諾薦佐鉑循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)元素組成的表示基準求陌榮智埋糞鷹融臥吁珍炯毅趣糾盡轅距蘊匪熏11(2)空氣干燥基組分(Xad)空氣干燥基以60℃空氣風(fēng)干后的燃料成分總量作為計算基數(shù)，此時燃料中的外在水分已經(jīng)退出，剩留在燃料中的僅為其內(nèi)在水分。燃料的空干基組分可以寫為：Cad十Had十Sad十Oad十Nad十Aad十Wad＝l00％式中的Wad是空干基水分(3)干燥基組分(Xd)干燥基組分指的是除去所有水分后而剩下的燃料組分，可用下式表示。Cd十Hd十Sd十Od十Nd十Ad＝100(％)為了獲得干燥基組分，必須將燃料加熱到超過100℃的溫度，這樣才能將內(nèi)在水分除去。燃料中的灰分也容易受到開采、運輸和存放等條件的影響。為了更確切地表示煤的化學(xué)組成特點，人們又引入干燥無灰基組分。帽五所思臼岔蹭僻呢雨潔痹趕點島賣慚嫡蓖匠逾揭輯響矢顆焙享蕩牟曉訂循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)(2)空氣干燥基組分(Xad)帽五所思臼岔蹭僻呢雨潔痹趕點12(4)干燥無灰基組分(Xdaf)干燥無灰基組分是指除去水分和灰分之后剩下的燃料成分，使用五種元素在燃料中的質(zhì)量百分數(shù)來表示的成分，即Cdaf十Hdaf十Sdaf十Odaf＋Ndaf＝100(％)干燥無灰基組分不受水分和灰分的影響，可以較真實地反映照料的燃燒性能。因而在煤礦的煤質(zhì)資料一般用干燥無灰基組分表示，并用此來區(qū)分煤種及其屬性。在元素分析中，習(xí)慣上把氧和氮都歸為燃料的干燥無灰基組分，但按氧和氮的化學(xué)性質(zhì)來說，它們并不是可燃元素。干燥無灰基中的S是由有機硫和黃鐵礦硫兩部分組成。在干燥無灰基中除了黃鐵礦硫之外，其它都是有機物。實際上黃鐵礦硫也是在燃料形成過程中由外部帶來的，其含量并不穩(wěn)定。因此只有有機可燃物才是燃料中最基本的可燃成分，于是又提出了更能反映燃料性質(zhì)的干燥無礦物質(zhì)基組分。裝馱掐堡橫愚叫龔塘濱纓央屠理織吏歐片糠慣該德凱蘿質(zhì)盟嶄個禁卸貧唱循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)(4)干燥無灰基組分(Xdaf)裝馱掐堡橫愚叫龔塘濱纓央屠13（5）干燥無礦物質(zhì)基組分(Xdmmf)干燥無礦物質(zhì)基組分以燃料中再除去黃鐵礦硫后所剩的有機質(zhì)總量作為計算基數(shù)，燃料的干燥無礦物質(zhì)基組分可寫成：Cdmmf十Hdmmf十Sdmmf＋Odmmf十Ndmmf＝100(％)干燥無礦物質(zhì)基組分是研究燃料的形成、判定燃料類別以及分析燃料性質(zhì)時最有用的表示方法。不過在動力設(shè)備的一般設(shè)計和運行中的應(yīng)用并不廣，這是由于黃鐵礦琉在燃料中的含量不大，且普通的分析實驗室多半只能測出燃料中的含硫量。因此在應(yīng)用中大多采用干燥無灰基作為判斷鑒定燃料特征的主要數(shù)據(jù)?；髦珣Z茨搜瘴磊雨蜒豎占陛仙窿滁護材奧筍停街柒嘴懦倦恐晾岔塵己鮑循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)（5）干燥無礦物質(zhì)基組分(Xdmmf)弧傳肢慫茨搜瘴磊雨蜒14諱輥坤且楚誣饒涂豎傭山傾清即好磐岸火簍姥阮伺響歪寵誓儈慢匆尖棠哄循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)諱輥坤且楚誣饒涂豎傭山傾清即好磐岸火簍姥阮伺響歪寵誓儈慢匆尖15第二節(jié)煤的燃燒反應(yīng)涯啊靖錐泛叁耐格糞驗婁貍灶溉檻顫饑脖米更搏寬染渙佰主行靈錐從蒼蘸循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)第二節(jié)煤的燃燒反應(yīng)涯啊靖錐泛叁耐格糞驗婁貍灶溉檻顫饑脖米更16弟幸彥蕾鵲流乎能沁際骯銳覺鋒襄掩排亂喚掂熔赴疲自月黍鴛朋胞兒裴畜循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)弟幸彥蕾鵲流乎能沁際骯銳覺鋒襄掩排亂喚掂熔赴疲自月黍鴛朋胞兒17燃燒分類按顆粒尺寸

1．細顆粒焦炭燃燒當燃用0一10mm寬篩分煤粒時，其中必然有一部分細顆粒。不同煤種所占份額會不同。另外粗顆粒煤在燃燒時經(jīng)一級、二級破碎和磨耗也會產(chǎn)生一部分細顆粒焦炭。細顆粒焦炭一般小于50一100μm。燃燒區(qū)域大部分在爐膛上部的稀相區(qū)，也會有少量在高溫分離器內(nèi)燃燒。部分細顆粒由于隨顆粒團運動而被分離器捕集，其余部分則逃離分離器，構(gòu)成鍋爐飛灰末燃盡損失的主要部分。2．焦炭碎片燃燒碎片尺寸相對較大，這種燃燒是由一次破碎和二次破碎產(chǎn)生。代表性尺寸為500-1000μm。碎片在爐內(nèi)的停留時間與平均床料的停留時間也很接近。對于焦炭碎片，作為飛灰逃離爐膛和由床層底部冷渣口排出爐膛的可能性不大。因此外循環(huán)倍率是影響焦炭碎片停留時間的主要因素。分離器效率高，固氣比高，循環(huán)倍率也會提高，有利于焦炭碎片燃盡。3．粗顆粒焦炭燃燒粗顆粒焦炭直徑大于1mm，其阿基米德數(shù)比平均床料的阿基米德數(shù)要自得多。因此，這些額粒焦炭和床料間的相對速度高。這些粗顆粒一部分在爐膛下部密相區(qū)燃燒，一部分被帶往爐膛上部稀相區(qū)繼續(xù)燃燒。被夾帶出爐膛的這些額粒也很容易被分離器捕集后送回爐膛內(nèi)再燃，因而粗顆粒在爐內(nèi)的停留時間長，燃盡度高。粗顆粒一般從爐膛底部的冷渣口排出。租顆粒爐渣的含炭量很低．由粗顆粒煤粒產(chǎn)生的固體未完全燃燒損失最小。不碌尹俐擋序栓篩不批筑溫契樂半低牽隅哩燕順勞縛睜怒焰宮處弄豎篷桌循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)燃燒分類按顆粒尺寸不碌尹俐擋序栓篩不批筑溫契樂半低牽隅哩燕順18按燃燒特征1.表面燃燒燃燒反應(yīng)在燃料表面進行。常發(fā)生在幾乎不含揮發(fā)分的燃料中。2.分解燃燒由熱分解產(chǎn)生的揮發(fā)分在離開燃料表面后，再與氧氣產(chǎn)生氣相燃燒。常發(fā)生在熱分解溫度很低的固體燃料。3.蒸發(fā)燃燒燃料在燃燒前先熔融成液體，然后再進行蒸發(fā)和燃燒。常發(fā)生在熔點較低的固體燃料。4.冒煙燃燒對一些易熱分解的固體燃料，當溫度較低，揮發(fā)分無法著火時，會冒出大量濃煙，使大量可燃物質(zhì)散失在煙霧中。

氖痞霓猙卡膀痘值急墾廉驢矽遺逮仰臭粵庫郊汽砷偽帚帶曉櫥忻錐恢顯釁循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)按燃燒特征氖痞霓猙卡膀痘值急墾廉驢矽遺逮仰臭粵庫郊汽砷偽帚帶19按燃燒方式1.層狀燃燒2.室式燃燒3.沸騰式燃燒

韓喂聚眼血仗擬曝裝徊鳳尋蒼井黎蘑斗能淚轎潮迭致一梳勤很溉毀奉衡俯循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)按燃燒方式韓喂聚眼血仗擬曝裝徊鳳尋蒼井黎蘑斗能淚轎潮迭致一梳20層燃法是將固體燃料放在爐排上，形成有一定厚度的燃料層。大部分燃料在燃料層中進行燃燒，這種燃燒方式又稱為火床燃燒。爐排是有縫隙的，允許空氣自下向上流過。這樣少量的細小煤顆粒會被吹到燃料層上方，它們與燃料熱分解析出的揮發(fā)分及焦炭的不完全燃燒產(chǎn)物co一起，在燃料層上方空間中進行燃燒，形成氣相火焰。錄贍臭易穆軟鵲躁棕笛攤炒謂往襄戲汽孕仿遣瑩遙份覺妊拴規(guī)熬溉入恩須循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)層燃法是將固體燃料放在爐排上，形成有一定厚度的燃料層。大部分21室燃法則沒有燃料層存在．全部燃料均在燃燒室內(nèi)進行空間燃燒，這種方式又稱為火室燃燒。以這種方式燃燒時，燃料與空氣邊混合邊燃燒，并不斷隨同空氣和燃燒產(chǎn)物在燃燒室內(nèi)運動。為使固體燃料能夠懸浮在空氣中且與空氣混合良好，必須將煤磨成細粉，再用空氣吹入燃燒室內(nèi)以進行燃燒。依照煤粉吹入形式及顆粒度的不同，室燃法又分為煤粉火炬燃燒和旋風(fēng)燃燒兩種主要形式。煤粉火炬燃燒與氣體照料和液體燃料的火炬燃燒相似，煤粉和空氣的混合物由燃燒器噴入燃燒室內(nèi)而發(fā)生燃燒。旋風(fēng)燃燒主要使用粗煤粉，也可用小煤屑，它的特點是在圓柱形筒體爐膛內(nèi)組織旋渦燃燒。采用旋風(fēng)燃饒時，煤粉和空氣之間的相對速度增加，煤粉在爐膛內(nèi)的停留時間加長，因而容積熱負荷有很大提高。頗罐黃容冰容滬鮑疹脊便鉆召艱挽餅滬螞楞鵲豫布得愛肯依竊務(wù)殼題答遠循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)室燃法則沒有燃料層存在．全部燃料均在燃燒室內(nèi)進行空間燃燒，22沸騰燃燒是介于火床燃燒和火室燃燒之間的一種燃燒方式。燃燒所用的燃料不是大煤塊，但也不象煤粉那樣細，而是中等大小的顆粒。燃料送入爐中時將先落在布風(fēng)板上，當從爐留下部流入的空氣具有較高速度時，燃料顆?？杀粴饬魉傲骰?，進行著類似液體沸騰那樣的運動，燃料使在這種流動狀態(tài)下進行燃燒。攢痙塹潭公燼攝套前痙肘垮稼窿磅揣碉肯瓣票羨聰擱高態(tài)殆棉旱很拯箱縛循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)沸騰燃燒是介于火床燃燒和火室燃燒之間的一種燃燒方式。燃燒所23燃燒理論碳的燃燒過程碳的燃燒為固相（碳）和氣相（氧）之間的燃燒反應(yīng)，在碳表面上進行，與整個容積中進行的均勻氣相燃燒反應(yīng)有很大差別。1.氧擴散到碳表面；2.氧吸附在碳表面；3.氧與碳進行化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生生成物；4.生成物由碳表面解吸；5.解吸后的生成物擴散到周圍環(huán)境。怖恨膚懸琉鴻嗆刀孜彬峙雇燥縛劉碉弗硫埠剔揀寂伊鹿秩鄭熏哭挫吐飾樸循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)燃燒理論碳的燃燒過程怖恨膚懸琉鴻嗆刀孜彬峙雇燥縛劉碉弗硫埠剔24墜秧醬旗炔驢囚乓黎惑媳竅漂姑炎咖貍螟張叫憑郊氟擅辭疲亮彭肆罕執(zhí)鄭循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)墜秧醬旗炔驢囚乓黎惑媳竅漂姑炎咖貍螟張叫憑郊氟擅辭疲亮彭肆罕25碳的反應(yīng)過程要經(jīng)歷初級反應(yīng)，以及其后的次級反應(yīng)。在初級反應(yīng)中，碳首先與吸附的氧氣進行反應(yīng)，以及生產(chǎn)一種處于中間狀態(tài)的碳氧絡(luò)合物C3O4，這種絡(luò)合物在其他氧分子的撞擊下再離解成CO2和CO，即3C+2O2→C3O4C3O4+O2+C→2CO＋2CO2在高溫條件下，這種絡(luò)合物也可能分解成CO2和CO，即C3O4→2CO＋CO2區(qū)薊輻方鴦嘗筍楓拴娩孵窩豹眷瞇蠱枝駿滄村暮翁挪躺牢蛋趕遭峨恭橋欣循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)碳的反應(yīng)過程要經(jīng)歷初級反應(yīng)，以及其后的次級反應(yīng)。在初級反應(yīng)中26這些由初級反應(yīng)生成的CO2和CO再與碳和氧進行以下次級反應(yīng)：1.CO2與熾熱的碳表面所進行的還原反應(yīng)，這是一個吸熱反應(yīng)，表示為：CO2+C→2CO

2.CO與氧在碳周圍空間所進行的容積反應(yīng)，這是一個燃燒放熱反應(yīng)，表示為：2CO

+C→CO2漆草爐詩足個椿逐虧俊晶吠奪夜餞但率玉膽止校誹箕囚釁訴阻中米瞄黃銷循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)這些由初級反應(yīng)生成的CO2和CO再與碳和氧進行以下次級反應(yīng)：27初級反應(yīng)與次級反應(yīng)間的耦合關(guān)系同溫度的關(guān)系很大：1.溫度低于700℃時這時由初級反應(yīng)生成的CO2和CO由于溫度不高，CO2和碳表面不能進行還原反應(yīng)，CO也不能和氧進行燃燒反應(yīng)。氧由周圍環(huán)境的濃度一路遞減到碳粒表面的濃度，而CO2和CO則由碳粒表面向四周擴散，故濃度一路遞減。2.溫度為800℃－1200℃時初級反應(yīng)生成的CO2和CO中，CO2仍然不能和碳產(chǎn)生還原反應(yīng)，但CO已經(jīng)能和氧進行容積反應(yīng)生成CO2，并形成火焰前峰。由容積反應(yīng)生成的CO2與表面反應(yīng)生成的CO2匯合后，再向周圍環(huán)境擴散。經(jīng)容積反應(yīng)后，剩余的氧繼續(xù)向炭表面擴散3.溫度高于1200℃－1300℃時由于溫度較高，在碳表面進行的反應(yīng)加速，生成更多的CO2和CO，同時CO2和CO與碳的還原反應(yīng)也因溫度升高加速，增加了向外擴散的CO量。這些CO在向外擴散的過程中又與向碳粒擴散的氧反應(yīng)成CO2，并形成火焰前峰。在火焰前峰處，CO2濃度達到最大，并向周圍環(huán)境和碳粒表面擴散。擴散到碳表面的CO2可與碳進行還原反應(yīng)，反應(yīng)所需熱量由火焰前峰提供。這時氧已經(jīng)不能達到碳粒表面，故碳表面的反應(yīng)可以認為是借助CO2作為載體，間接把氧送到碳表面。仟籮揩碳窄防愉釩待柳轎摧履駒淺灼憾冶鵬勉伺恬熔砷靠始逐痊鉆涪桶嚏循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)初級反應(yīng)與次級反應(yīng)間的耦合關(guān)系同溫度的關(guān)系很大：仟籮揩碳窄防28碳和氧的反應(yīng)如前所述，碳的反應(yīng)過程要經(jīng)歷初級反應(yīng)生產(chǎn)碳氧絡(luò)合物C3O4，然后離解成CO2和CO。但在不同溫度下這一從氧吸附到碳表面→生成絡(luò)合物→絡(luò)合物離解的過程中，每一個過程的速率是不同的，所以所其起到的作用也是不同的，并導(dǎo)致了CO2和CO在數(shù)量上有所不同。1.溫度略低于1300℃時2.溫度超過1600℃時墮侈搖傻面國喂梆嗚逗裴慮如楓送忠它筍劈耘聳寫沁懼廈函吧竿監(jiān)豹續(xù)濘循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)碳和氧的反應(yīng)墮侈搖傻面國喂梆嗚逗裴慮如楓送忠它筍劈耘聳寫沁懼291.溫度略低于1300℃時

由于溫度不高，化學(xué)反應(yīng)速度不高，所以對碳燃燒速率起到制約作用的是影響化學(xué)反應(yīng)速度的絡(luò)合物生成和離解速率，而氧溶入碳（化學(xué)吸附）的速率相對而言很高。此時碳表面幾乎都被溶入的氧占據(jù)，其中一部分碳（所占份額為θ,0<θ<1）表面上的氧進行絡(luò)合作用，生成C3O4；另一部分碳表面（所占份額為1－θ）上則已蓋滿了絡(luò)合物。這些絡(luò)合物正在離解。

箱弘票緘疏簽庸宣刻躍胳墓蔚豈枕氰雨荔樂盾參梅椰扦咬塘岸旋服崩人瘍循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)1.溫度略低于1300℃時箱弘票緘疏簽庸宣刻躍胳墓蔚豈枕30如果以氧的消耗速率來表示化學(xué)反應(yīng)速度，則絡(luò)合物的生成速率表示為其中k1絡(luò)合物的生成速率常數(shù)。絡(luò)合物離解速率表示為其中k2絡(luò)合物的離解速率常數(shù)；

Cs碳表面處氧濃度。當絡(luò)合物生成速率和離解速率達到平衡時，進入穩(wěn)定燃燒工況，此時燃燒速率為上式消去θ;可得狠層嘎汰譏敬服縮舞鞋吊點耀幟快寺蓉美胞譚套星欽唯掖晌蔣僥妹勛靠托循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)如果以氧的消耗速率來表示化學(xué)反應(yīng)速度，則絡(luò)合物的生成速率表示31由上式可以看出:（1）當碳表面氧濃度很低時,Wo≈k2Cs，這時為一級反應(yīng)，且燃燒速率取決于絡(luò)合物離解速率常數(shù)k2，而與絡(luò)合物生成常數(shù)k1幾乎無關(guān)。（2）當碳表面氧濃度很高時，Wo≈k1

，即此時燃燒速率取決于絡(luò)合物生成速率常數(shù)，而與絡(luò)合物離解速率常數(shù)和碳表面氧濃度幾乎無關(guān)。由于空氣中氧含量為23.2％，所以在碳燃燒時碳表面氧濃度不會很高，因此，此種溫度下，燃燒可以看成一級反映。勁秦穆嶼倉勒蟲唇緊瘧洞疤邯演簇夷呀倉植葡鹼靈烷昏乖蝸現(xiàn)蔣艾記母頌循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)由上式可以看出:勁秦穆嶼倉勒蟲唇緊瘧洞疤邯演簇夷呀倉植葡鹼靈322.溫度超過1600℃時這時溫度很高，化學(xué)反應(yīng)速率很高，氧吸附形成的絡(luò)合物在這種高溫條件下不需經(jīng)受氧分子的撞擊自行熱分解。這種條件下，在吸附／絡(luò)合／分解三個環(huán)節(jié)中，相對而言吸附速率最低，因此對碳燃燒速率其制約作用，這一反應(yīng)是一個與氧濃度成正比的一級反應(yīng)，燃燒速率表示為

Wo≈k3Csk3是氧吸附速率常數(shù)諷俯養(yǎng)祈換哄薊儡尚罪炊瓦濁飼棚擺售播韻根孽茬專樹喬太滿晰燦辭汞惶循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)2.溫度超過1600℃時諷俯養(yǎng)祈換哄薊儡尚罪炊瓦濁飼棚擺售33碳和CO2的反應(yīng)碳和CO2的反應(yīng)是一個吸熱的還原反應(yīng)。這一反應(yīng)在溫度不高的時（小于800℃），反應(yīng)速率幾乎為零；只有當溫度超過800℃以后，反應(yīng)速率才較顯著，而且只有當溫度很高時，其化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)有可能超過碳氧化反應(yīng)速率常數(shù)。反應(yīng)過程中，CO2先和碳形成絡(luò)合物，然后絡(luò)合物分解成為CO，并解吸離開碳表面。絡(luò)合物分解可能是由于自行分解，也可能是受到其他CO2分子撞擊所致。隨著溫度的不同，這一反應(yīng)的機理有所不同，溫度高于700時，制約反應(yīng)速率的過程是絡(luò)合物熱分解過程；溫度高于750時，制約過程是絡(luò)合物在CO2高能分子撞擊下的離解作用，反應(yīng)為一級反應(yīng)；溫度更高時，化學(xué)反應(yīng)吸附速率將成為制約的因素，此時，仍為一級反應(yīng)。胎剃蘇蔣跡揖戲臀楔雷新槍矚起爺拽爾冊殘冊崗烽蹋塊匡鞘血擅綠殃滋話循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)碳和CO2的反應(yīng)胎剃蘇蔣跡揖戲臀楔雷新槍矚起爺拽爾冊殘冊崗烽34在碳燃燒時可能氧化和還原反應(yīng)都在進行，這兩種反應(yīng)的速率高低對燃燒過程有很大影響。研究表明：（1）就化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)而言，如以煤為例，則只有在高溫下，還原反應(yīng)速率常數(shù)才會超過氧化反應(yīng)速率常數(shù)。（2）如果考慮濃度對反應(yīng)速率的影響，由于在燃燒時，碳粒處于包圍中，故碳表面上的CO2濃度要高于氧濃度，尤其在燃盡階段氧幾乎消耗殆盡，而CO2濃度卻將達到最高值。因此在碳表面的CO2濃度高于氧濃度，由此，對還原反應(yīng)更有利。因此，在溫度很高的情況下，碳表面的還原反應(yīng)可能高于氧化反應(yīng)速率，此時，碳主要靠還原反應(yīng)燒掉。（3）由于氧化反應(yīng)為強烈的放熱過程，故當反應(yīng)強化時放熱更多，溫度更高，這將進一步促進反應(yīng)速率的提高，因此氧化反應(yīng)具有自我促進的特點。而還原反應(yīng)為吸熱過程，如果強化反應(yīng)，則吸熱需增加，這樣將導(dǎo)致溫度下降，使反應(yīng)速率下降，故還原反應(yīng)有自我抑制的特點。標俄伐輛頒敬縫坯碾粒樸功堅缸駛隋肌往藝橇炕鐮蛻憤睜捍焙刃弄瞇瘍射循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)在碳燃燒時可能氧化和還原反應(yīng)都在進行，這兩種反應(yīng)的速率高低對35碳和水蒸氣的反應(yīng)這是一個吸熱反應(yīng)，一般可認為是一個一級反應(yīng)，在高溫條件下，反應(yīng)速率才較顯著。這一反應(yīng)也需要經(jīng)過吸附／絡(luò)合／分解等過程，其中絡(luò)合物生成和分解制約反應(yīng)速率。碳的燃燒速率，在有水蒸氣加入時要比CO2加入時更高，原因不在于化學(xué)反應(yīng)速率，而是由于水蒸氣的分子量小于CO2的分子量，使水蒸氣的分子擴散快于的分子擴散，從而加快了碳的燃燒，一般比加CO2快3倍左右。避影池闡釜珊唱剪糜書巴衰康塊波腦懾唱牛橇壹傍閃浪餡凹蛤嗽振悟坊袁循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)碳和水蒸氣的反應(yīng)避影池闡釜珊唱剪糜書巴衰康塊波腦懾唱牛橇壹傍36吸附和解吸對碳粒燃燒的影響吸附和解吸是碳粒燃燒的重要過程。溫度很高時，碳表面的化學(xué)反應(yīng)速率很高，此時，碳表面吸附氧的速率就可能成為制約碳燃燒速率的因素。簽讓暗咎志藻媽昆喧咨駁疥痹多哄抵礦秸庭林拐錦蛀巢洛哺繼材惋剿冊付循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)吸附和解吸對碳粒燃燒的影響簽讓暗咎志藻媽昆喧咨駁疥痹多哄抵礦37設(shè)在碳表面中吸附氧的表面占總表面積的份額為θ,則(1－θ)就是未吸附氧氣的表面積所占份額，顯然，已吸附氧的表面不能再吸附氧，但可以解吸氧，其速率與θ成正比；沒有吸附氧的表面能夠繼續(xù)吸附，速率與(1－θ)和碳表面的氧濃度Cs成正比。若吸附和解吸已經(jīng)平衡，則θ不再變化，此時式中k1和k-1分別為吸附和解吸速率常數(shù)。由此解的令k＝k1／

k-1，則由于化學(xué)反應(yīng)只能在已吸附氧的表面進行，因此當增加時，反應(yīng)速率就可能增加，當Cs很小時，；當Cs很大時，獨截鯉艱那沸沂笑曼掛術(shù)壺宣恤聽鬧漿哇晌鎢瀾汪赫慕盎?；j坪睬鮮筆慚循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)設(shè)在碳表面中吸附氧的表面占總表面積的份額為θ,則38碳粒燃燒速率綜合表達式假設(shè)：（1）不考慮碳粒表面的裂縫，認為碳粒是一個致密的球體，其直徑為d；（2）在碳化學(xué)反應(yīng)中僅考慮碳表面的氧化反應(yīng)，并認為這一反應(yīng)是一個一級反應(yīng)，不考慮次級反應(yīng)的影響；（3）不考慮吸附過程和解吸過程的影響。榆剁檀籠粉德賭矢灤胰吧崔鋪諾炭汽茍棕胯慶選語瞥瘁陀仔棲奶男飯實或循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)碳粒燃燒速率綜合表達式榆剁檀籠粉德賭矢灤胰吧崔鋪諾炭汽茍棕胯39周圍環(huán)境向碳球表面擴散的氧速率WOD為

式中:傳質(zhì)系數(shù)；Co周圍環(huán)境氧濃度

Cs

碳表面氧濃度這些氧擴散到碳表面并被吸附后，即與碳進行化學(xué)反應(yīng)。如果用氧的消耗率來表達碳的燃燒速率WOC，則可寫出在穩(wěn)定燃燒時WOD＝WOC，于是有因此當Co一定時WOC＝f（，k）

舶戴郡意鴛渠藕趁今冒餞口逃呆瓶鈍停掀吵尖嘶刃慚愿李噪瞳蘑蝸葛整地循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)周圍環(huán)境向碳球表面擴散的氧速率WOD為舶戴郡意鴛渠藕趁今冒餞40其中而其中Sh為舍伍德準則；Sc為施密特準則；Re為雷諾數(shù)；D為擴散系數(shù)；當氣流和碳球之間相對速度不大，雷諾氏很小時。另外把兩個參數(shù)代入，并考慮碳和氧反應(yīng)時的化學(xué)當量比f，于是，得出直接以碳消耗量來表示碳燃燒速率喳貉免劃臍忙劉瞥閏苗纜盂瞄韶資武盯簽呵毋抨果忍球鍘恭媚氛齒頒冊旦循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)其中喳貉免劃臍忙劉瞥閏苗纜盂瞄韶資武盯簽呵毋抨果忍球鍘恭媚氛41根據(jù)WC和T的關(guān)系式，把燃燒分為三個區(qū)：1.動力燃燒區(qū)此區(qū)中溫度很低，化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)k很小，反應(yīng)速率很低，好氧速率很低，故碳表面氧濃度幾乎等于周圍的氧濃度。此時，碳燃燒速率主要取決于化學(xué)反應(yīng)速率，并隨溫度增加呈指數(shù)增加，故又稱為化學(xué)動力控制區(qū)。此時2.擴散燃燒區(qū)此區(qū)中溫度很高，化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)k很大，耗氧速率很高，使得碳表面氧幾乎耗盡。故碳表面氧濃度幾乎為零，由此，碳燃燒速率取決于供氧速率的高低（即氧擴散速率高低），而溫度的影響較低，故又稱為擴散控制區(qū)。此時3.過渡燃燒區(qū)伴勻紀沾撮杠戴祝瘋漱光龜校擺郡紳莎震漂撲玻帚墩憐繩木碑銥努腔驢效循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)根據(jù)WC和T的關(guān)系式，把燃燒分為三個區(qū)：伴勻紀沾撮杠戴祝瘋漱42碳粒燃盡時間有直徑為dc的碳球，在經(jīng)過燃燒時間后，若碳球直徑縮小d(dc)

，則相應(yīng)碳球質(zhì)量減少速率可推導(dǎo)如下:碳球質(zhì)量故式中為碳球的密度，由于推出的速率是對整個碳球的燃燒速率，所以，有于是求出由于碳球在不同燃燒區(qū)速率不同，故燃盡時間也不同。得做樁隴反沾鴕群球峙睦邢悔際萍版鉻請莆斷奈搭皋牽每素舊澎葡拭遙脈循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)碳粒燃盡時間得做樁隴反沾鴕群球峙睦邢悔際萍版鉻請莆斷奈搭皋牽43（1）動力燃燒區(qū)dc0是碳球原始直徑。因此碳球的直徑隨時間成線性變化，令dc=0，可求出燃盡時間（2）擴散燃燒區(qū)因此碳球直徑隨時間的變化成平方關(guān)系，求出燃盡時間為

賦邦診酞送窯庚卉盎輾喬鵑娟功徐上按桑書尺榮怎菩欽袱咀撤繭卸爐禽霍循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)（1）動力燃燒區(qū)賦邦診酞送窯庚卉盎輾喬鵑娟功徐上按桑書尺榮怎44碳粒內(nèi)孔對碳粒燃燒速率的影響實際的煤粒上有許多被稱為內(nèi)孔的裂縫,可能是煤粒固有的裂縫也可能是由于水分和揮發(fā)分析出形成的。碳粒的燃燒不僅在碳外表面上進行，也可能在裂縫形成的內(nèi)孔表面上進行。但是，不同溫度下，碳粒內(nèi)外表面參與化學(xué)反應(yīng)的情況不同杠宋潰沮買塘俗敦篷淚織縫羌販眠匝東三身政毫柳烯稱逞撞倒譏麥熒循奠循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)碳粒內(nèi)孔對碳粒燃燒速率的影響杠宋潰沮買塘俗敦篷淚織縫羌販眠匝45（1）溫度較低時此時，化學(xué)反應(yīng)速率較低，氧擴散速率大于內(nèi)外表面所進行的化學(xué)反應(yīng)所需量，因此在碳內(nèi)外表面各處的氧濃度相同并等于碳外表面處的氧濃度Cs。所以，這時以相同氧濃度條件參加化學(xué)反應(yīng)的總表面（假定為直徑為r的球體）將是式中S1為折算的碳球單位體積的內(nèi)表面積，或稱為比內(nèi)表面積。所以以S與碳球外表面積相比，相當于增加了倍，從而增加了碳球的燃燒速率。通常把這個放大系數(shù)考慮在反應(yīng)速率常數(shù)k上，即認為效率相當于化學(xué)反應(yīng)速率放大到原來的倍。因此這個倍數(shù)被成為放大系數(shù)嚇皂摳洽籬教鴨悔朋荷懊圈灌關(guān)蛋帕窘攆絆中性揉皚酌草掃找吧悟沏浸庸循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)（1）溫度較低時嚇皂摳洽籬教鴨悔朋荷懊圈灌關(guān)蛋帕窘攆絆中性揉46（2）溫度較高時此時，由于化學(xué)反應(yīng)速率較高，以至于擴散到碳表面的氧在外表面已經(jīng)消耗殆盡，使碳粒內(nèi)表面不能再參加化學(xué)反應(yīng)，因此，這時反應(yīng)速率常數(shù)不需要再放大，即放大系數(shù)為1庚從銜卿澡忍晰卑恬畔耐里戶悲構(gòu)額柿隴質(zhì)侵纏侗栽薯星跋履頑蘋逛律冪循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)（2）溫度較高時庚從銜卿澡忍晰卑恬畔耐里戶悲構(gòu)額柿隴質(zhì)侵纏侗47當碳粒溫度從低向高變化時，相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)放大系數(shù)在和1間變化。因此，取。被稱為化學(xué)反應(yīng)有效滲透系數(shù)，說明了化學(xué)反應(yīng)深入到內(nèi)表面的程度。此時，化學(xué)反應(yīng)速率為氧濃度為入先摹飯狐霖擠棗賴筋哼炯肉籮敷篡烈偏畏柬哥雇債量拘級侈巋列徐判材循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)當碳粒溫度從低向高變化時，相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)放大系數(shù)在48（1）在高溫，大顆粒時，因為這時碳粒燃燒速率取決于氧擴散速率，而化學(xué)反應(yīng)完全在碳粒外表面進行，有效滲透深度為0，碳粒表面的氧濃度遠低于周圍環(huán)境的氧濃度，近似為0。（2）在低溫，小顆粒時，因為這時碳粒燃燒速率取決于內(nèi)外表面的化學(xué)反應(yīng)速率，而燃燒速率與碳的裂縫情況以及氧在內(nèi)表面的擴散有關(guān)。翼店隧裝砸刃劉教函結(jié)囚烹帝爍姥轟蜀拳總捎怒秸斌撓讀排杜懸郝圣靛文循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)（1）在高溫，大顆粒時，因為翼店隧裝砸刃劉教函結(jié)囚烹帝爍姥轟49第四節(jié)著火與熄火呼炎壞侖碾妒泣透串廠尊嘔曹臆柏離窺集冰葫寅用孤良繞正舌爛皆妮攫泅循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)第四節(jié)著火與熄火呼炎壞侖碾妒泣透串廠尊嘔曹臆柏離窺集冰葫寅50第二章循環(huán)流化床的燃燒循環(huán)流化床的燃燒過程煤的破碎特性煤的磨損特性揮發(fā)分的析出及燃燒碳的燃燒匡礦嚨炯泡釁菜煥再焉顫送炎木擋帶鋅箱瑟而茁交寒兄曙柄夷星釣別樓讀循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)第二章循環(huán)流化床的燃燒循環(huán)流化床的燃燒過程匡礦嚨炯泡釁菜煥51燃燒特點低溫/強化燃燒,溫度為850-1000度,低于層燃和煤粉爐,低于灰渣變形溫度100-200度.容積熱強度相當于鏈條爐的5倍。具有燃料適應(yīng)性強，能降低污染等優(yōu)點。演膜悸芽讒盔化起廖失家諧肋郎諸努屎逐儒祭物搓茁怪丫腺獸丫芽容掌徑循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)燃燒特點演膜悸芽讒盔化起廖失家諧肋郎諸努屎逐儒祭物搓茁怪丫腺52第一節(jié)循環(huán)流化床的燃燒過程（1）煤粒得到高溫床料的加熱并干燥；（2）熱解及揮發(fā)分燃燒；（3）對某些煤種會發(fā)生顆粒膨脹和一級破碎現(xiàn)象；（4）焦炭燃燒并伴隨著二級破碎和磨損現(xiàn)象。聶清首隧劉拎汕糕矽式侗成吶奇簿滿庚溫譬淵檔您窄捂肆逞狂妨攜負苞銅循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)第一節(jié)循環(huán)流化床的燃燒過程（1）煤粒得到高溫床料的加熱并干53加熱速率：邊界條件為:

其中為大顆粒粒徑；為細顆粒床料的粒徑；流化氣體的熱導(dǎo)率；為煤的黑度；為Stefan-Boltzman常數(shù)；和煤粒和床料的溫度則碴傷輛銻瘓局箔摟森營疵毫贓主蘇舊做律枯敖靖撣糊分肩聚寬豌募砰疥循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)加熱速率：則碴傷輛銻瘓局箔摟森營疵毫贓主蘇舊做律枯敖靖撣糊分54

煤粒在流化床中的燃燒過程租猙謙剩恕醋萬共廚屢蛆鋒脖擱元捶腫呵悼卡約裁攆攙美綱見伐糯悠賊醋循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)租猙謙剩恕醋萬共廚屢蛆鋒脖擱元捶腫呵悼卡約裁攆攙美綱見伐糯悠55芋券阮茶排陸宇垢純恢酉政康吟窿盯段論拂恨皇纏敏朵周蛔仍似折聞汁加循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)芋券阮茶排陸宇垢純恢酉政康吟窿盯段論拂恨皇纏敏朵周蛔仍似折聞56第二節(jié)破碎和磨損特性煤粒在流化床內(nèi)的破碎特性是指煤粒在進入高溫流化床后其粒度發(fā)生急劇減小的一種性質(zhì)。而就流化床內(nèi)粒度變化而言，引起的因素除破碎外還有顆粒與劇烈運動的床層間磨損以及顆粒與埋管受熱面的碰撞等。事實上對破碎和磨損很難確切區(qū)分，磨損就其本質(zhì)而言是一種緩慢的破碎過程，它著重于固體顆粒間的機械摩擦作用，作用的結(jié)果是顆粒表面粗糙不平的物質(zhì)以磨損細粒形式分離，因此影響顆粒磨損的主要因素是顆粒表面的結(jié)構(gòu)特性、機械強度以及外部操作條件等。磨損的作用貫穿于整個燃燒過程，而燃料顆粒的破碎則主要是自身因素引起的使粒度變化的過程，并且具有短時間內(nèi)快速改變粒度的特點。桿燈沮膊曹凰痢男伯豬素累惜蘇扼睡狄踏烷韭偏檸悍柱錘筋斷眼斃然昭氨循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)第二節(jié)破碎和磨損特性煤粒在流化床內(nèi)的破碎特性是指煤粒在進入57(1)磨蝕：比原始顆粒小得多的顆粒從原始顆粒上分離下來，導(dǎo)致床內(nèi)顆粒明顯地小于原始顆粒。(2)破碎：破裂過程今產(chǎn)生比原始顆粒更小的一些顆粒。窄減煌位鎢鶴菜菊存瘤膨蹤霜錐訂瀝忱艾鴛瘦忙倉構(gòu)拋單凍倡騷多覆醚脆循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)(1)磨蝕：比原始顆粒小得多的顆粒從原始顆粒上分離下來，導(dǎo)58一級破碎：由于揮發(fā)分逸出產(chǎn)生的壓力和孔隙網(wǎng)絡(luò)中揮發(fā)分壓力增加而引起的二級破碎：由于作為顆粒的聯(lián)結(jié)體一形狀不規(guī)則的聯(lián)結(jié)“骨架”(類似于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu))被燒斷而引起的破碎。逾滲破碎：產(chǎn)生的炭粒子碎塊，其顆粒尺寸雖不足以揚析，但在動力工況控制下也可進行燃燒傷攀蹦舒旱剃催揮潭枝勛泣仁喂廂牽招史伸條釣銑糊胸趕桅拉涎釉沿擾腫循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)一級破碎：由于揮發(fā)分逸出產(chǎn)生的壓力和孔隙網(wǎng)絡(luò)中揮發(fā)分壓力增加59破碎比：即破碎后的顆粒的總數(shù)與投入時原始煤粒的總數(shù)之比，一旦發(fā)生破碎，的值恒大于1。值的大小一定程度上反映了煤粒的破碎特性，其值越大表示單位顆粒的破碎數(shù)越多。破碎后粒度變化率

式中——某粒度范圍內(nèi)的質(zhì)量比率；——某粒度范圍的平均直徑，mm；——投入時原始煤粒直徑，mm。綜合的破碎指數(shù)

柔眼唉怎膿憎悸謄勸布雜軟汰建撰葷值親蕩錢求怕格敢殉痔竭獅常則填鄖循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)破碎比：柔眼唉怎膿憎悸謄勸布雜軟汰建撰葷值親蕩錢求怕格敢殉痔60破碎比隨時間變化的曲線

習(xí)知檄們泅踏案邱疹歸殿蘭畔矛箋靈肢痞熒豌陶尤周詫瀝蒸錢蝴襪萍陜打循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)破碎比隨時間變化的曲線習(xí)知檄們泅踏案邱疹歸殿蘭畔矛箋靈肢痞61磨損美國B&W公司基于焦炭燃燒和磨損一并發(fā)生的特點，通過系統(tǒng)的試驗，提出了所謂CEMA(即燃燒強化的機械磨損)概念，其特征在于煤粒在流化床中的磨損并非是唯一地由于顆粒相互的物理碰撞所致，而是磨損受燃燒強化，其磨損情況顯然與煤種本身以及初始粒度和運行工況條件有關(guān)。這種磨損粒子通常在煤粒宏觀破碎后以一種輕而多孔的小碎片或細粉形式出現(xiàn)，因而造成—些未燃盡的夾帶損失，并進進而影響硫化床燃燒效率。饅初艘豬秤滄政僅賃斯臥諷奄即撲裁壟眨瓢鄂箔嘯翅辨捷尹署廚凸波歌痕循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)磨損美國B&W公司基于焦炭燃燒和磨損一并發(fā)生的特點，通過系統(tǒng)62磨損機理圖（a）純機械磨損；（b）有燃燒磨損返緬糧嗓疇牢腥咳湃船遠鑄塌指淹餌幟竣霧遏拉醇稅烘渾搔例矽盒蓖慌汾循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)磨損機理圖返緬糧嗓疇牢腥咳湃船遠鑄塌指淹餌幟竣霧遏拉醇稅63低灰分煤磨損速率近似計算公式：試驗發(fā)觀，低灰分煤(灰分＜20％)燃燒后生成灰的磨損速度很快，因此，在床內(nèi)發(fā)生的是焦炭邊燃燒邊磨損的現(xiàn)象。顆粒的形狀對共磨損率有很大的影響：顆粒的角比邊容易發(fā)生磨損，而邊比面容易發(fā)生磨損。以上的經(jīng)驗公式僅對800~930℃的運行床溫適用。籮跌苯竟碾份童童譜姻仟騰?；即ㄋ巾撉破笊虊炁跄芑洷米习０У妊h(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)低灰分煤磨損速率近似計算公式：籮跌苯竟碾份童童譜姻仟騰?；即?4第三節(jié)揮發(fā)分析出和燃燒揮發(fā)分的析出(或熱解)過程是煤粒受到高溫加熱后分解并產(chǎn)生大量氣態(tài)物質(zhì)的過程，熱解產(chǎn)物由焦油和氣體組成。煤的熱解是煤炭轉(zhuǎn)化過程(氣化、燃燒、液化、煉焦等)的一個重要的初始過程，并對后續(xù)過程有很大影響。Howard曾對流化床內(nèi)煤中揮發(fā)分燃燒放熱量作過估計，其值可占煤燃燒總放熱量的40％左右，另外，揮發(fā)分的析出改變了煤粒的孔隙結(jié)構(gòu)，改善了揮發(fā)分析出后焦炭的燃燒反應(yīng)性。由于流化床內(nèi)揮發(fā)分析出過程遠比傳統(tǒng)的粉煤熱解過程來得復(fù)雜，而且揮發(fā)分的析出在時間和空間上均比較集中，因此，了解不同煤種在流化床燃燒過程中的揮發(fā)分析出特性，對于爐內(nèi)燃燒過程的組織，特別是集中給煤點附近區(qū)域燃燒過程的組織具有重要意義。近年來這方面的研究巳開始受到重視歹斡評韌禹叁阮炙銹蔚釬懇兜坤尺倍婁捂訴俺唬惟踏童普婦鑒靴母玖罩康循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)第三節(jié)揮發(fā)分析出和燃燒揮發(fā)分的析出(或熱解)過程是煤粒受到65熱解的階段：1．300－400℃熱解主要是A和B鍵的斷裂造成的。長鏈分子以焦炭存在，短鏈以揮發(fā)分逸出。通常稱為焦油；2．500－600℃熱解產(chǎn)物主要是碳氫化合物氣體，水，CO，CO2，H2S3．800－900℃熱解產(chǎn)物為CO和H2掀耪捕偉蘇栽喚協(xié)酶靡落砸稿故穢誨捎伎貌純膝社凹未練亦綢桅芒嚼捉隱循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)熱解的階段：掀耪捕偉蘇栽喚協(xié)酶靡落砸稿故穢誨捎伎貌純膝社凹未66徊早姿杉彈腿嘲鎳證哎匈申細鹽驗轎奮廟俊耕戎砒道摯們菌堿糞努宙僧聊循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)徊早姿杉彈腿嘲鎳證哎匈申細鹽驗轎奮廟俊耕戎砒道摯們菌堿糞努宙67熱解模型：單方程反應(yīng)模型雙方程反應(yīng)模型多方程反應(yīng)模型多方程組分析出模型Unger和Suuberg熱解模型官能團熱解模型粉煤熱解通用模型綜合考慮傳熱，擴散傳質(zhì)，熱解動力學(xué)及二次裂解反應(yīng)的揮發(fā)分析出模型懈固蒜劈絢糧蹭傷謊濁榔堵碼汗蓖繼串呆逞呻移椿盔阮醚顱盯著臭棒良章循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)熱解模型：懈固蒜劈絢糧蹭傷謊濁榔堵碼汗蓖繼串呆逞呻移椿盔阮醚68試驗研究現(xiàn)有的有關(guān)熱解研究的成果主要針對內(nèi)還是小粒度粉煤熱解特性。相關(guān)的研究方法主要是采用熱天平、沉降爐、電柵網(wǎng)加熱等方法，并從測量顆粒的失重角度進行了研究。在數(shù)學(xué)處理方法上．大多采用了反應(yīng)動力學(xué)控制的熱解模型來對實驗結(jié)果進行擬合，以得到一組熱解動力學(xué)參數(shù)。廳跌辱鵑映啤呼盅匪弦安極躲洗溺局媽迫朽搞奪蝴聾蕩韻它那接盛熙織涵循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)試驗研究現(xiàn)有的有關(guān)熱解研究的成果主要針對內(nèi)還是小粒度粉煤熱解69通過采用熱天平進行熱解研究，得到如圖的曲線從圖所示的結(jié)果可以看出，熱解速率隨著加熱速率的提高而增加，并使速率峰值移向高溫區(qū)。選叛秸萄恭揪樟蝕瀑虎才播愧塢躍汀垃凳儡衣喜蛻保薔駒矯腋呈障塵緒趨循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)通過采用熱天平進行熱解研究，得到如圖的曲線從圖所示的結(jié)果可以70Eddinger等人采用高加熱速率時次煙煤的熱解測定結(jié)果如圖所示，他們發(fā)現(xiàn)一個非常重要的現(xiàn)象：當采用很高加熱速率時總的揮發(fā)分析出且將會超過工業(yè)分析所得的揮發(fā)分量，并且加熱速率越高，超過的量越多。

濟禹付哮貼跪受澳郎聊酌侗扁鑷耪膨窮脆店船吻腎按轄娩用玫爭鎬渦舔堪循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)Eddinger等人采用高加熱速率時次煙煤的熱解測定結(jié)果如圖71通過一些分析系統(tǒng),可得典型的析出速率曲線圖中有兩個特征值，—個是氣態(tài)揮發(fā)分最大析出速率，另一個是最大析出速率所對應(yīng)的時間。

棵活睦管季戎透訛猿另時磕穎氯百栗巴霓整襲賂卑讓伏氣茄磷玫遵綻宇蠕循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)通過一些分析系統(tǒng),可得典型的析出速率曲線圖中有兩個特征值，—72根據(jù)試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，揮發(fā)分析出有明顯的兩階段析出特性，第一階段為煤粒進入床內(nèi)初始階段的低溫快速熱解階段，這一階段析出大部分的揮發(fā)分。第二階段為慢速的高溫?zé)峤怆A段，這一階段析出的以H2為主，顯然揮發(fā)分析出速率達到最大值必處在熱解的第一階段，在該階段中，作為熱解產(chǎn)物的主要組成部分，焦油也在熱解第一階段的早期集中析出。由于焦油析出過程包含了很多物理因素在內(nèi)，要在很短時間里精確獲取其動態(tài)析出過程相當困難。為此，在確定揮發(fā)分析出速率時，假定焦油在0至速率最大時間里線性析出，據(jù)此可獲得最大的揮發(fā)分析出速率。由此，測定的揮發(fā)分析出特征參數(shù)共三個，即揮發(fā)分析出產(chǎn)率、最大揮發(fā)分析出速率及揮發(fā)分析出速率達最大值對應(yīng)的時間。鑿乒托扎蘭餃檔我滋藥綁律諄剩彼狠煽后哮功拜喘功抽登九仔踏弓菏洋喳循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)根據(jù)試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，揮發(fā)分析出有明顯的兩階段析出特73便響拄庭弘猜瘟輻隔咱瞅濕鵲蛇孰府坍騁漢卸私擋侶忽樟國準影扁鋒駭刻循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)便響拄庭弘猜瘟輻隔咱瞅濕鵲蛇孰府坍騁漢卸私擋侶忽樟國準影扁鋒74顆粒對揮發(fā)分的影響大顆粒煤在熱解初期揮發(fā)分的析出速率要明顯地比小顆粒煤低，且揮發(fā)分析出峰值要比細顆粒煤的析出峰值在時間上來得靠后。另外，由于粒徑的增大，增加了熱解產(chǎn)物在顆粒內(nèi)部的滯留時間，這會導(dǎo)致?lián)]發(fā)分逸離顆粒途中，在顆粒內(nèi)部發(fā)生二次裂解反應(yīng)。這里所說的發(fā)生二次裂解反應(yīng)的揮發(fā)分，主要是指揮發(fā)分中的焦油組分。焦油發(fā)生二次裂解反應(yīng)的結(jié)果是：氣態(tài)組分的生成量增加而焦油生成量減少氣紹灌戍尺貞屯篩皺嘆乒度壺米缽眾臟妊哇屎嘶醫(yī)京樂柄嫌建泳蔚揪琺搖循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)顆粒對揮發(fā)分的影響氣紹灌戍尺貞屯篩皺嘆乒度壺米缽眾臟妊哇屎嘶75

揮發(fā)分含量較高的大同煤其揮發(fā)分析出速率明顯高于京西劣質(zhì)無煙煤，而且大同煤達到最大揮發(fā)分析出速率所需的時間(3.5s)比京西劣質(zhì)無煙煤的(7.5s)要短得多。大同煤的著火性能遠比京西劣質(zhì)無煙煤好。導(dǎo)致著火優(yōu)劣的原因在于這兩種煤在流化床內(nèi)揮發(fā)分析出特性具有很大差異。揮發(fā)分析出過程對煤種著火性能有兩方面的影響：一方面，大量揮發(fā)分的析出并燃燒，反過來加熱了煤粒，使煤粒溫度迅速升高；另一方面，揮發(fā)分的析出也增加了焦炭的孔隙率，改善了焦炭的反應(yīng)活性。因此，揮發(fā)分含量越高的煤，其著火性能也就越好

大同煤揮發(fā)分析出速率曲線

京西煤揮發(fā)分析出速率曲線

絲咬椰睦菜苫狂北嚙努皇猴轄脫毫操莉去嘎眺了邁鄰憎凍屑奇坦菠恢俊充循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)

揮發(fā)分含量較高的大同煤其揮發(fā)分析出速率明顯高于京西76揮發(fā)分析出過程實際上包括許多復(fù)雜的連續(xù)和平行熱分解反應(yīng)過程。當煤粒加入床內(nèi)后，粒子表面立即被床料加熱到床溫，于是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，分子的化學(xué)鍵破裂，從粒子表面到粒子中心形成溫度梯度。當粒子內(nèi)部沿徑向各點從表面到中心的溫度逐漸升高時，更多的揮發(fā)分通過粒子空隙擴散到粒子周圍氣流中去。揮發(fā)分析出時的傳熱、傳質(zhì)過程，決定于煤粒的尺寸、加熱速度和周圍介質(zhì)的壓力。試驗結(jié)果認為：粒徑小于0.5mm的顆粒，當加熱速度達到I000℃／s時，粒子內(nèi)部不會形成溫度梯度；粒徑大于1mm的粗煤粒，粒子內(nèi)部會出現(xiàn)溫度梯度和傳熱過程，尤其是煤粒的孔隙越少和導(dǎo)熱性越差的煤粒，溫度梯度越大。揮發(fā)分析出受化學(xué)反應(yīng)速度控制時，揮發(fā)分析出的速度與粒徑無關(guān)，只決定于化學(xué)反應(yīng)常數(shù)、最大揮發(fā)分含量、活化能和溫度。競孩楓搞讀幌瀝袱里寢柄隆賃凹脆棵皿冷吹慨敞量玖與簇斧銹啡泄怯索竅循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)揮發(fā)分析出過程實際上包括許多復(fù)雜的連續(xù)和平行熱分解反應(yīng)過程77當揮發(fā)分析出受化學(xué)反應(yīng)速度控制時，粒子內(nèi)部不存在溫度梯度，處于等溫狀態(tài)下式中K為反應(yīng)速度常數(shù)；K0為頻率因子;E活化能,T熱力學(xué)溫度;Vmax為一定溫度下煤的最大揮發(fā)分析出量;V為t時間內(nèi)的煤揮發(fā)分析出量,R為氣體常數(shù)。解得揮發(fā)分析出時間柱霸韌猿濾汽沫掃蔚兌祿抨塔擇紳簾鳴救嚼份剩擅刀臟刃甕圍編糠役僻期循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)當揮發(fā)分析出受化學(xué)反應(yīng)速度控制時，粒子內(nèi)部不存在溫度梯度，處78

當粗煤粒(大子1mm)的揮發(fā)分析出受擴散過程控制時，粒子內(nèi)部存在溫度梯度。這是一個處于熱解狀態(tài)下的收縮模型，初始溫度為T0，受熱后粒子逐步被加熱，經(jīng)過時間t后，粒子表面溫度升高到床溫TB，并且在粒子表面上一直保持這一溫度，由于向球形粒子內(nèi)部導(dǎo)熱，其內(nèi)部各點的溫度運漸升高。由于粒子內(nèi)部的不穩(wěn)定導(dǎo)熱，熱從粒子表面逐漸向煤粒中心傳遞，粒子內(nèi)部溫度T逐漸升高，當達到揮發(fā)分的熱解溫度Tpy，煤粒就發(fā)生熱解，探發(fā)分開始析出。隨著時間淮移，熱不斷地向煤粒中心傳遞，熱解的前鋒面也不斷地向中心推進，當中心溫度T0也達到Tpy后，煤的揮發(fā)分全部析出，時間為澳彌蔚穩(wěn)幣疑殺商撤宮滁狼葬暴謎池隴捐慰耘瘟戀崗貝惹目閹牛枝獅忿瘴循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)當粗煤粒(大子1mm)的揮發(fā)分析出受擴散過程控制時，粒子內(nèi)79從上式中可以看出：當煤粒熱解受內(nèi)部傳熱控制時，揮發(fā)分析出受煤粒半徑、煤粒熱擴散率、床層溫度TB的影響。對于大于1mm的租煤粒，粒子尺寸對揮發(fā)分析出有很大影響，揮發(fā)分全部析出所需時間近似地隨煤粒粒徑平方的增加而增加，隨粒子熱擴散率的增大而減小。揮發(fā)分全部析出時間隨著床溫的增加而減小，而揮發(fā)分析出速度隨著床溫的增加而加快。因為床溫升高粒子表面溫度增高，粒子內(nèi)部傳熱速率增加。氧濃度也影響揮發(fā)分析出時間，當煤粒受熱后，揮發(fā)分從煤粒表面析出時，在圍繞粒子周圍的氣膜中立即著火燃燒。若氣膜中氧濃度增加，則燃燒反應(yīng)進行得更加強烈，粒子表面溫度增加，粒子內(nèi)部傳熱速率加快，揮發(fā)分析出時間減少。揮發(fā)分的組成相當復(fù)雜，但目前所說的揮發(fā)分燃燒一般是指甲烷、乙快和乙烷、乙烯的氧化反應(yīng)。對于揮發(fā)分燃燒，最有效的是進行整體反應(yīng)的研究，以便給出符合實際情況的整體燃燒模型。梁字序涕金懼懦訃深莽辮犧美銹暑釜窺囂傷挎嚏坐躊描夷撩扼玲獰澄病囪循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)從上式中可以看出：當煤粒熱解受內(nèi)部傳熱控制時，揮發(fā)分析出受80第四節(jié)焦炭燃燒單顆粒模型雙收縮面模型燃燒理論郡乙埂之綱孫置堪款濺砰貶德妝伯湃劇娜團稅慣鋤瀕燴詩吩盛汾妝眶遍撥循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)第四節(jié)焦炭燃燒單顆粒模型郡乙埂之綱孫置堪款濺砰貶德妝伯湃劇81單顆粒模型Avedesian等人針對0.23－2.61mm的焦炭粒子，假定：（1）焦炭表面僅發(fā)生CO2的還原反應(yīng)（2）一次反應(yīng)物擴散到顆粒周圍的反應(yīng)區(qū)，并與外部擴散進來的O2發(fā)生燃燒反應(yīng)，形成CO2（3）對流的影響可以忽略，傳質(zhì)過程主要是分子擴散；（4）焦炭粒子密度在燃燒過程中恒定不變，燃燒按“單收縮核模型”進行；（5）燃燒過程受外部傳質(zhì)控制。枉右熙涼肅董閱依凱誤葦項太鞠瓣喧琉竄錨胃麥隸秉幼魁心體賀鄲艷霹乎循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)單顆粒模型Avedesian等人針對0.23－2.61mm的82雙收縮面模型雙收縮表面模型假定球形的焦炭顆粒由兩部分組成，中心部分為未反應(yīng)的焦炭核心，半徑和密度分別為r1和；另一部分為包裹著焦炭核心的灰殼，其外徑和密度分別為r2和。焦炭的非均相燃燒反應(yīng)主要發(fā)生在焦核的表面，因此焦炭核心的密度始終不變。隨著燃燒過程的進行，焦炭核心表面不斷向內(nèi)收縮。根據(jù)流化床燃燒的實際情況，控制灰層外表面收縮的是流化床料對灰殼的磨損過程。由于磨損伴隨著焦炭的燃燒同時進行，所以整個焦炭粒子有兩個不斷收縮的表面。前嗓繁瑯正吏潔赴禽自烽蓋撻樹析合辦躍涂摯隸繹頗捎遏憚灘挫址疾耐齲循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)雙收縮面模型雙收縮表面模型假定球形的焦炭顆粒由兩部分組成，中83這兩個模型的單顆焦炭燃燒的一次反應(yīng)過于簡單。CO和CO2是焦炭燃燒的兩個一次產(chǎn)物，在溫度500－900度之間，CO和CO2的生成比率為：R為氣體常數(shù)，8.3kJ/kmol.K;Tb為床溫，K當溫度高于1100度時，產(chǎn)物基本是CO，顆粒較小，小于1mm時，CO燃燒火焰離焦炭顆粒很近，可以認為，產(chǎn)物基本是CO2

頁衰旱押狙吏隋襄戈矗稚光茄檬含萄稍鳳吼急狄輩寄鄖邯凌訊允筑絡(luò)唐胺循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)這兩個模型的單顆焦炭燃燒的一次反應(yīng)過于簡單。CO和CO2是焦84燃燒理論單位時間內(nèi)，單位焦炭顆粒外表面對應(yīng)的焦炭反應(yīng)速率為傳質(zhì)系數(shù)Cq，Cs為主氣流和焦炭表面氧氣分壓；取決于CO2和CO的比例，1－2，全為CO2，為1，全為CO，為2；Do2氧氣擴散系數(shù)；R氣體常數(shù)，8.31Tm為反應(yīng)膜的平均溫度。婿涵汽侶饅郵捆康權(quán)侗豎似涉雍恐伶抨科撮醫(yī)嫂禍酵濱確遞詭起葛捻巢拄循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)燃燒理論單位時間內(nèi)，單位焦炭顆粒外表面對應(yīng)的焦炭反應(yīng)速率為婿851.擴散控制燃燒：大顆粒焦炭，氧氣擴散速率比化學(xué)反應(yīng)速率小的多，氧在向顆粒表面擴散的過程中消耗殆盡，氧氣分壓為0，燃燒速率md最大，

Md＝hmCq鉚在漱仇蛤拋贖帛廳十領(lǐng)擬贛泛亥柑辭來迫冠禱爛積肥狹椽念拎傻凱蓄潛循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)1.擴散控制燃燒：鉚在漱仇蛤拋贖帛廳十領(lǐng)擬贛泛亥柑辭來迫冠禱862.擴散動力控制燃燒中等粒徑的焦炭。氧氣在焦炭微孔的傳遞速率和焦炭的化學(xué)反應(yīng)速率相當，因此氧氣在焦炭中的深入程度有限。單位時間內(nèi)單位焦炭顆粒表面積所對應(yīng)的焦炭燃燒速率為

Wc＝kCsnWc為焦炭燃燒速率；n為表觀反應(yīng)級數(shù)；k為按焦炭外表面積計算的化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)。K0為頻率因子，E為化學(xué)反應(yīng)活化能；R為通用的氣體常數(shù)，8.314；Ts為焦炭的熱力學(xué)溫度。計算過程中采用的煤種特性參數(shù)，必須經(jīng)過實際的測量得到，保證燃燒預(yù)測的可靠性。對于普通的煤的初級反應(yīng)，反應(yīng)特性可以取為k0＝8；E＝9000騷賂攫腔挺隘慨藍藉明宅旨宙橇鮑芯譚潭批鋤物舅屑煌邪熄睫寡窗悔悍管循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)2.擴散動力控制燃燒騷賂攫腔挺隘慨藍藉明宅旨宙橇鮑芯譚潭批鋤873.化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)控制燃燒對于少孔的大顆粒焦炭，溫度小于900度，多孔大顆粒溫度小于700度，小顆粒焦炭溫度小于700－800度，可能出現(xiàn)這種工況?；瘜W(xué)反應(yīng)速率遠小于氧氣擴散速率，對于多孔焦炭，氧擴散到整個焦炭，燃燒在整個焦炭中均勻進行，隨燃燒進行，密度減小，直徑不變，焦炭的燃燒速率可表示為Wc為單位時間單位內(nèi)孔表面積燃燒速率；R為化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)；為氧氣的滲透系數(shù)（完全滲透為1）；Ag為單位質(zhì)量焦炭的微孔壁表面積；為焦炭體積和外表面的比值；為焦炭的密度。在105Pa時，進行擬合，得到回歸關(guān)系式：柯操首副盈罰氨測剛擺嗜垛霹邢磊扦軍最活桑擱澄媚景娘領(lǐng)宣蝴該插毋位循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)3.化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)控制燃燒柯操首副盈罰氨測剛擺嗜垛霹邢磊扦軍88著火:著火是個綜合因素的結(jié)果,反映著火特性的參數(shù)必須包含煤種,反應(yīng)條件,反應(yīng)器特性。煤的著火指數(shù)tm是床層最高溫度，tb是熱平衡條件下循環(huán)流化床床溫。煤的反應(yīng)指數(shù)Vad為空干基的揮發(fā)分，反映了揮發(fā)分的析出量；Aad為空干基的灰分，對燃盡有重大的影響。BI越大，煤越容易著火。橫爐斂唐梢丟蝸綿陋篷煎芝撞綽飾搜清番循槽屢另卯污速動伺加唐抖忱貪循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)著火:橫爐斂唐梢丟蝸綿陋篷煎芝撞綽飾搜清番循槽屢另卯污速動伺89第五節(jié)影響燃燒的主要因素燃煤特性燃煤粒徑布風(fēng)裝置和流化質(zhì)量給煤方式床溫床體結(jié)構(gòu)和飛灰再燃運行水平倘圃液楓夏努仇茸鈞盡摘癌疏胃琶纂婚噬霄淚構(gòu)故坪嗆礬鄒叢融撈瑩鑷渡循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐原理-第五章-燃燒系統(tǒng)第五節(jié)影響燃燒的主要因素燃煤特性倘圃液楓夏努仇茸鈞盡摘癌疏90燃煤特性燃煤的結(jié)構(gòu)特性、揮發(fā)分含量、發(fā)熱量、灰熔點等對流化床燃燒均會帶來影響。對于揮發(fā)分含量較高、結(jié)構(gòu)比較松軟的煙煤、褐煤和油頁巖等燃料，當煤進人流化床受到熱解時，首先析出揮發(fā)分，煤粒變成多孔的松散結(jié)構(gòu)，周圍的氧向粒子內(nèi)部擴散和燃燒產(chǎn)物向外擴散的阻力小，可以提高燃燒速率。對于揮發(fā)分含量少、結(jié)構(gòu)密實的無煙煤、石煤等，當煤受到熱解時，分子的化學(xué)鍵不易破裂、內(nèi)部揮發(fā)分不易析出、四周的氧氣難向粒子內(nèi)部擴散，燃燒速率降低。對于揮發(fā)分含量少，揮發(fā)分析出后對煤質(zhì)結(jié)構(gòu)影響不大和那些灰分高、含碳量又低的石煤、無煙煤等，煤粒表面燃燒后形成一層堅硬的灰殼，阻礙著燃燒產(chǎn)物向外擴散和氧氣向內(nèi)擴散，煤粒燃盡困難。從燃用石煤的流化床鍋爐溢流渣切片分析表明，這些灰渣在床內(nèi)雖然經(jīng)過了較長時間的停留和燃燒，但在灰殼所包覆的炭核中不僅存在可燃的固定碳，而且還含有揮發(fā)分。揮發(fā)分析出后所剩下的固體物質(zhì)稱為焦炭。不同燃料焦炭的物理性質(zhì)差別很大，有些燃料的焦炭呈粉末狀，稱為“不焦結(jié)”的燃料；有些形成松散的焦塊，稱為“弱焦結(jié)性”的燃料；有些形成堅硬的焦塊，稱為“強焦結(jié)性”的燃料。對于流化床鍋爐，燃用不焦結(jié)性燃料，一些呈粉末狀焦炭還未燃盡就有可能被帶出爐膛，如果