循环流化床锅炉中煤粒的燃烧过程

循环流化床锅炉中煤粒的燃烧过程：

煤粒在流化床中的燃烧，依次经历加热干燥析出水分、挥发分析出和着火燃烧、膨胀和一次破碎、焦炭着火和燃烧、二次破碎、磨碎等过程。
        1）干燥和加热 新鲜煤粒被送入流化床后，立即被大量灼热惰性床料包围并加热至接近床温。在这个过程中煤粒被加热干燥，其水分被蒸发掉。加热速率一般在 100～1000℃／min范围内，加热时间依煤粒含水量而变化．在零点几秒到几秒之间。加热干燥所吸收的热量只占床层总热容量的干分之几．而且由于床料剧烈的混合运动使床温趋于均匀，因而煤粒的加热干燥过程对床层温度影响不大。
       2)挥发分析出和燃烧 当煤粒被持续加热．升高到一定的温度时，煤粒就会分解，产生大量气态产物——挥发分。挥发分由多种碳氢化合物(焦油和气体)组成，其含量和成分构成受许多因素的影响．如煤粒的显微结构及组成、加热速率、初始温度、最终温度、在最终温度下的停留时间、煤的粒度和挥发分析出时的压力等。挥发分的析出时间与煤质、颗粒尺寸、温度条件和煤粒加热时间等因素有关。一般情况下，含高挥发分大颗粒的挥发分析出需要较长的时间，细小颗粒由于析出的路径较短，挥发分析出较快。 循环流化床的煤粒依在炉内停留的过程可分为三类，不能逃逸出炉膛的大颗粒、逃逸出炉膛且能被分离器分离的中等粒径颗粒和逃逸出炉膛不能被分离器捕捉的细小颗粒。粒径小于20μm的细小煤粒．挥发分析出释放非常快．而且释放出的挥发物将细小煤粒包围并立即燃烧，产生许多细小的扩散火焰。这些细小的煤粒燃尽所需的时间很短．一般从给煤口进入床内到飞出炉膛时已经燃尽。而对于50～100μm的小颗粒，分离器对它们的分离效率较低，所以在炉膛内停留时间很短，同时由于这一粒径档的颗粒主要在稀相区燃烧，循环床稀相区的气固混合较差，煤粒燃烧速率低，因此，这一粒径档的颗粒含碳量较高，丰句成了飞灰含碳量和锅炉固体不完全燃烧损失的主要部分。对于那些大颗粒．尽管一直滞留在炉膛高温区．其挥发分的析出也要慢得多，如平均直径为3 mm的煤粒需要近15 s的时间才能析出全部挥发分。研究人员在实验室装置上研究 了循环床中不同粒径煤挥发分的析出时间，发现能够从炉膛逃逸且被分离器分离下来的颗粒为0.5～0.63mm由于要经过温度相对于炉膛较低的灰循环回路，挥发分析出的时间要比一直滞留在炉膛内的2～8 mm的大颗粒的更长。 挥发分的析出与燃烧是重叠进行的不能把两个过程完全分开。煤燃烧过程中挥发分的析出与燃烧改善了煤粒的着火特性．一方面大量挥发分的析出与燃烧，加热了煤粒．使煤粒的温度迅速升高;另一方面，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。
         3)焦炭的燃烧 焦炭的燃烧过程通常是在挥发分析出完成后开始的．但这两个过程存在着重叠，即在初期以挥发分的析出与燃烧为主，后期则以焦炭燃尽为主;两者的持续时间受煤质和运行条件的影响．很难确切划分。一般认为：煤中挥发分的析出时间为l～10 s．挥发分的燃烧时间一般小于1 s，而焦炭的燃尽时间比挥发分的燃烧时间长两个数量级。因此．焦炭的燃烧时间控制着煤粒在循环流化床内的整个燃烧时间。 焦炭的燃烧是复杂的多相反应．在流化床中焦炭颗粒周围发生的系列反应。 足够长的反应时间、足够高的反应温度和充足的氧气供应是组织良好焦炭燃烧过程的必要条件。焦炭燃烧时，氧气必须扩散到焦炭颗粒表面，然后在焦炭表面与碳发生氧化反应生成CO2，和CO。焦炭是多孔颗粒，有大量不同尺寸和形状的内孔，这些内孔面积要比焦炭外表面积大好几个数量级，氧气会扩散到内孔并与内孔表面的碳产生氧化反应。