循環(huán)流化床鍋爐焦炭顆粒燃燒機理研究.pdf

1、循環(huán)流化床鍋爐作為高效、低污染的清潔燃燒技術(shù)，在煤的潔凈利用方面扮演著重要角色。國內(nèi)的循環(huán)流化床鍋爐飛灰含碳量普遍較高，是導(dǎo)致鍋爐燃燒效率低于設(shè)計值的主要原因。因此，探明細(xì)顆粒焦炭粒子的物理本質(zhì)、燃燒特性及飛灰未燃碳的來源和分布，不僅有助于提高循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率，而且對促進環(huán)境改善和節(jié)約能源有重要意義。 針對循環(huán)流化床鍋爐焦炭顆粒30～100微米粒徑段飛灰含碳量高的現(xiàn)象，作者以實際循環(huán)流化床鍋爐的飛灰為研究對象，利用掃描電

2、子顯微鏡和壓汞儀分別對飛灰的微觀形貌和微孔參數(shù)進行了觀察和分析。借助分形理論，對焦炭顆粒的燃盡特性進行了分析和模擬，對實際循環(huán)流化床鍋爐的燃燒狀況進行了診斷評價。 論文從燃燒工況、煤的顯微組分、煤的破碎和孔隙分形等方面研究分析了循環(huán)流化床鍋爐焦炭顆粒的燃燒機理。研究結(jié)果表明，焦炭顆粒的燃燒依賴于煤本身的物質(zhì)組成及顯微組分組成，并且在燃燒過程中會發(fā)生破碎，從而影響顆粒的燃盡。焦炭破碎與其本身的孔隙結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。焦炭的孔洞結(jié)構(gòu)是一種

3、分形體結(jié)構(gòu)，孔隙結(jié)構(gòu)在顆粒的整個燃燒過程中不斷發(fā)生變化。 作者運用分形理論，研究和模擬了具有自相似性的焦炭孔隙的不規(guī)則構(gòu)型，推導(dǎo)了構(gòu)造焦炭孔隙結(jié)構(gòu)的立方積木分形模型的一般形式，討論了立方積木分形體的邊長、面數(shù)、表面積和體積增量等參數(shù)隨構(gòu)造級數(shù)的變化規(guī)律。探討了分形模型參數(shù)在焦炭燃燒過程中的意義，結(jié)果表明，模型參數(shù)m和n是分形體的結(jié)構(gòu)參數(shù)，它們決定了模型的空間結(jié)構(gòu)和表面樣式；迭代次數(shù)k，是分形體發(fā)展的層次參數(shù)。煤種參數(shù)與焦炭孔隙的

4、結(jié)構(gòu)相關(guān)，模型k值與焦炭的燃盡率相關(guān)。 論文以實際循環(huán)流化床鍋爐的飛灰為研究對象，研究分析了飛灰的篩分特性、孔隙分布及分形維數(shù)。分析表明，飛灰孔隙分布呈分段多重分維特征，隨著顆粒內(nèi)部孔徑的增大，分形維數(shù)先增大后減小，表明飛灰未燃碳集中在較大粒徑的顆粒。飛灰的孔隙特征明顯，孔隙率大、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，顆粒的內(nèi)表面積以中孔的內(nèi)表面積為主，大孔的孔容積在總孔隙體積中占據(jù)主導(dǎo)地位。 為了進一步研究焦炭顆粒的燃盡特性，以太原化學(xué)工業(yè)(