循環流化床鍋爐中煤粒的燃燒過程

循環流化床鍋爐中煤粒的燃燒過程：

煤粒在流化床中的燃燒，依次經歷加熱干燥析出水分、揮發分析出和著火燃燒、膨脹和一次破碎、焦炭著火和燃燒、二次破碎、磨碎等過程。
        1）干燥和加熱 新鮮煤粒被送入流化床后，立即被大量灼熱惰性床料包圍并加熱至接近床溫。在這個過程中煤粒被加熱干燥，其水分被蒸發掉。加熱速率一般在 100～1000℃／min范圍內，加熱時間依煤粒含水量而變化．在零點幾秒到幾秒之間。加熱干燥所吸收的熱量只占床層總熱容量的干分之幾．而且由于床料劇烈的混合運動使床溫趨于均勻，因而煤粒的加熱干燥過程對床層溫度影響不大。
       2)揮發分析出和燃燒 當煤粒被持續加熱．升高到一定的溫度時，煤粒就會分解，產生大量氣態產物——揮發分。揮發分由多種碳氫化合物(焦油和氣體)組成，其含量和成分構成受許多因素的影響．如煤粒的顯微結構及組成、加熱速率、初始溫度、最終溫度、在最終溫度下的停留時間、煤的粒度和揮發分析出時的壓力等。揮發分的析出時間與煤質、顆粒尺寸、溫度條件和煤粒加熱時間等因素有關。一般情況下，含高揮發分大顆粒的揮發分析出需要較長的時間，細小顆粒由于析出的路徑較短，揮發分析出較快。 循環流化床的煤粒依在爐內停留的過程可分為三類，不能逃逸出爐膛的大顆粒、逃逸出爐膛且能被分離器分離的中等粒徑顆粒和逃逸出爐膛不能被分離器捕捉的細小顆粒。粒徑小于20μm的細小煤粒．揮發分析出釋放非?？欤裔尫懦龅膿]發物將細小煤粒包圍并立即燃燒，產生許多細小的擴散火焰。這些細小的煤粒燃盡所需的時間很短．一般從給煤口進入床內到飛出爐膛時已經燃盡。而對于50～100μm的小顆粒，分離器對它們的分離效率較低，所以在爐膛內停留時間很短，同時由于這一粒徑檔的顆粒主要在稀相區燃燒，循環床稀相區的氣固混合較差，煤粒燃燒速率低，因此，這一粒徑檔的顆粒含碳量較高，豐句成了飛灰含碳量和鍋爐固體不完全燃燒損失的主要部分。對于那些大顆粒．盡管一直滯留在爐膛高溫區．其揮發分的析出也要慢得多，如平均直徑為3 mm的煤粒需要近15 s的時間才能析出全部揮發分。研究人員在實驗室裝置上研究 了循環床中不同粒徑煤揮發分的析出時間，發現能夠從爐膛逃逸且被分離器分離下來的顆粒為0.5～0.63mm由于要經過溫度相對于爐膛較低的灰循環回路，揮發分析出的時間要比一直滯留在爐膛內的2～8 mm的大顆粒的更長。 揮發分的析出與燃燒是重疊進行的不能把兩個過程完全分開。煤燃燒過程中揮發分的析出與燃燒改善了煤粒的著火特性．一方面大量揮發分的析出與燃燒，加熱了煤粒．使煤粒的溫度迅速升高;另一方面，揮發分的析出改變了煤粒的孔隙結構，改善了揮發分析出后焦炭的燃燒反應。
         3)焦炭的燃燒 焦炭的燃燒過程通常是在揮發分析出完成后開始的．但這兩個過程存在著重疊，即在初期以揮發分的析出與燃燒為主，后期則以焦炭燃盡為主;兩者的持續時間受煤質和運行條件的影響．很難確切劃分。一般認為：煤中揮發分的析出時間為l～10 s．揮發分的燃燒時間一般小于1 s，而焦炭的燃盡時間比揮發分的燃燒時間長兩個數量級。因此．焦炭的燃燒時間控制著煤粒在循環流化床內的整個燃燒時間。 焦炭的燃燒是復雜的多相反應．在流化床中焦炭顆粒周圍發生的系列反應。 足夠長的反應時間、足夠高的反應溫度和充足的氧氣供應是組織良好焦炭燃燒過程的必要條件。焦炭燃燒時，氧氣必須擴散到焦炭顆粒表面，然后在焦炭表面與碳發生氧化反應生成CO2，和CO。焦炭是多孔顆粒，有大量不同尺寸和形狀的內孔，這些內孔面積要比焦炭外表面積大好幾個數量級，氧氣會擴散到內孔并與內孔表面的碳產生氧化反應。