循环流化床锅炉原理第五章燃烧系统.ppt

破碎比随时间变化的曲线 第六十一页，共九十九页，2022年，8月28日 磨损 美国B&W公司基于焦炭燃烧和磨损一并发生的特点，通过系统的试验，提出了所谓CEMA(即燃烧强化的机械磨损)概念，其特征在于煤粒在流化床中的磨损并非是唯一地由于颗粒相互的物理碰撞所致，而是磨损受燃烧强化，其磨损情况显然与煤种本身以及初始粒度和运行工况条件有关。这种磨损粒子通常在煤粒宏观破碎后以一种轻而多孔的小碎片或细粉形式出现，因而造成—些未燃尽的夹带损失，并进进而影响硫化床燃烧效率。 第六十二页，共九十九页，2022年，8月28日 磨损机理图 （a）纯机械磨损；（b）有燃烧磨损 第六十三页，共九十九页，2022年，8月28日 低灰分煤磨损速率近似计算公式： 试验发观，低灰分煤(灰分＜20％)燃烧后生成灰的磨损速度很快，因此，在床内发生的是焦炭边燃烧边磨损的现象。颗粒的形状对共磨损率有很大的影响：颗粒的角比边容易发生磨损，而边比面容易发生磨损。以上的经验公式仅对800~930℃的运行床温适用。 第六十四页，共九十九页，2022年，8月28日 第三节 挥发分析出和燃烧 挥发分的析出(或热解)过程是煤粒受到高温加热后分解并产生大量气态物质的过程，热解产物由焦油和气体组成。煤的热解是煤炭转化过程(气化、燃烧、液化、炼焦等)的一个重要的初始过程，并对后续过程有很大影响。Howard曾对流化床内煤中挥发分燃烧放热量作过估计，其值可占煤燃烧总放热量的40％左右，另外，挥发分的析出改变了煤粒的孔隙结构，改善了挥发分析出后焦炭的燃烧反应性。 由于流化床内挥发分析出过程远比传统的粉煤热解过程来得复杂，而且挥发分的析出在时间和空间上均比较集中，因此，了解不同煤种在流化床燃烧过程中的挥发分析出特性，对于炉内燃烧过程的组织，特别是集中给煤点附近区域燃烧过程的组织具有重要意义。近年来这方面的研究巳开始受到重视 第六十五页，共九十九页，2022年，8月28日 热解的阶段： 1． 300－400℃ 热解主要是A和B键的断裂造成的。长链分子以焦炭存在，短链以挥发分逸出。通常称为焦油； 2 ．500－600 ℃ 热解产物主要是碳氢化合物气体，水，CO，CO2 ，H2S 3 ．800－900 ℃ 热解产物为CO和H2 第六十六页，共九十九页，2022年，8月28日 第六十七页，共九十九页，2022年，8月28日 热解模型： 单方程反应模型 双方程反应模型 多方程反应模型 多方程组分析出模型 Unger和Suuberg热解模型 官能团热解模型 粉煤热解通用模型 综合考虑传热，扩散传质，热解动力学及二次裂解反应的挥发分析出模型 第六十八页，共九十九页，2022年，8月28日 试验研究 现有的有关热解研究的成果主要针对内还是小粒度粉煤热解特性。相关的研究方法主要是采用热天平、沉降炉、电栅网加热等方法，并从测量颗粒的失重角度进行了研究。在数学处理方法上．大多采用了反应动力学控制的热解模型来对实验结果进行拟合，以得到一组热解动力学参数。 第六十九页，共九十九页，2022年，8月28日 通过采用热天平进行热解研究，得到如图的曲线从图所示的结果可以看出，热解速率随着加热速率的提高而增加，并使速率峰值移向高温区。 第七十页，共九十九页，2022年，8月28日 碳和氧的反应 如前所述，碳的反应过程要经历初级反应生产碳氧络合物C3O4 ，然后离解成 CO2和CO。但在不同温度下这一从氧吸附到碳表面→生成络合物→络合物离解的过程中，每一个过程的速率是不同的，所以所其起到的作用也是不同的，并导致了CO2和CO在数量上有所不同。 1.温度略低于 1300 ℃时 2.温度超过1600 ℃时 第二十九页，共九十九页，2022年，8月28日 1.温度略低于 1300 ℃时 由于温度不高，化学反应速度不高，所以对碳燃烧速率起到制约作用的是影响化学反应速度的络合物生成和离解速率，而氧溶入碳（化学吸附）的速率相对而言很高。此时碳表面几乎都被溶入的氧占据，其中一部分碳（所占份额为θ,0< θ <1）表面上的氧进行络合作用，生成C3O4 ；另一部分碳表面（所占份额为1－θ ）上则已盖满了络合物。这些络合物正在离解。 第三十页，共九十九页，2022年，8月28日 如果以氧的消耗速率来表示化学反应速度，则络合物的生成速率表示为 其中k1络合物的生成速率常数。 络合物离解速率表示为 其中k2络合物的离解速率常数； Cs碳表面处氧浓度。 当络合物生成速率和离解速率达到平衡时，进入稳定燃烧工况，此时燃烧速率为 上式消去θ;可得 第三十一页，共九十九页，2022年