炭粉陰燃過程分析與實(shí)驗(yàn).pdf

1、陰燃是一種基本的燃燒方式，是指氧氣直接接觸固體燃料表面發(fā)生異相氧化反應(yīng)，釋放熱量，進(jìn)行自維持的緩慢、低溫(523-1173K)無焰燃燒方式。由于火焰不能存在于大顆粒(直徑大于5mm)固體燃料內(nèi)部或堆積狀粉體物料床層內(nèi)。陰燃廣泛存在于固體塊狀可燃物(煤塊，生物質(zhì)燃料塊，生物質(zhì)擠壓成型顆粒，城市固體垃圾)的燃燒過程和一些倉儲(chǔ)燃料(各種粉狀可燃物)的火災(zāi)過程中。研究陰燃過程機(jī)理，無論對于固體燃料的應(yīng)用，還是火災(zāi)的預(yù)防，都具有重要意義。

2、 陰燃過程機(jī)理包括化學(xué)機(jī)理和物理機(jī)理。陰燃過程的化學(xué)機(jī)理包括熱解、氧化降解、碳氧化等化學(xué)反應(yīng)特性，過去三十年在這方面有大量的文獻(xiàn)。與之相比，陰燃過程物理機(jī)理的研究較少。本研究側(cè)重陰燃過程物理機(jī)理的研究，為減少化學(xué)特性的影響，選用炭粉為對象進(jìn)行研究。 首先，建立炭粉一維向下陰燃的理論模型，確定了影響陰燃過程的物理因素主要有：環(huán)境溫度、陰燃爐壁保溫層保溫效果、點(diǎn)火溫度和點(diǎn)火位置、燃料的堆積密度、床層收縮率、導(dǎo)熱系數(shù)、空隙率、固體發(fā)射

3、率、炭和灰的比熱容等等。應(yīng)用陰燃過程計(jì)算程序，得出常見范圍內(nèi)，床層收縮率、炭堆積密度、燃料床孔隙尺寸、氧氣在多孔灰層中的擴(kuò)散率對陰燃傳播速度、床層內(nèi)部溫度和陰燃持續(xù)時(shí)間影響顯著；而初始條件、環(huán)境條件及燃料和灰的比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)等物性參數(shù)的影響可忽略不計(jì)。 在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了炭粉陰燃實(shí)驗(yàn)臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要包括陰燃爐，電控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)三部分，能對炭粉的陰燃特性進(jìn)行研究。確定實(shí)驗(yàn)因素為含碳量和粒徑大小，選取了不同粒徑的熱解炭和木炭

4、粉的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1)在燃料床層炭粉的陰燃過程中，既沒有因劇烈燃燒而出現(xiàn)火焰，也沒有因燃燒不能自維持而熄滅：床層中的溫度變化可以明顯地區(qū)分為加熱、燃燒和保溫三個(gè)過程；炭粉陰燃過程比秸稈陰燃過程有更好的可重復(fù)性。2)陰燃床層中的最高溫度隨著炭粉粒徑增大而降低，隨著含碳量的增加而增高。3)陰燃燃燒時(shí)間隨炭粉粒徑的增大而變短，隨含碳量的增加而變長；4)與其他實(shí)驗(yàn)物料的陰燃過程相比，尾氣中的CO含量明顯升高，在陰燃前期的較長時(shí)間內(nèi)CO