煤粒在流化床内燃烧经历那几个过程

单颗煤粒进人流化床锅炉燃烧室后，煤粒即被大量高温床料包围和加热，并依次经过干燥和加热、挥发分析出、着火及焦炭燃烧等过程。在着火和焦炭燃烧过程中还发生煤粒的膨胀、破碎和磨损现象，上述各个过程的界限并不明显。试验表明，这些过程是相互重叠发生的。图8-117示有3m。粒径的煤粒在流化床锅炉燃烧室中燃烧过程的示意和各过程的时间量级。

(1) 煤粒的干燥和加热过程

加入流化床燃烧室的新煤粒被大量灼热床料包围，并得到迅速干燥和加热至接近床温，煤粒的加热速率约为100～1000℃/s。加热速率的大小与煤粒尺寸、床内物料的空隙率、流化速度和床温等多种因素有关。

(2) 挥发分析出和燃烧过程

煤粒中的挥发分由多种碳氢化合物组成并在不同阶段析出。挥发分的第一个稳定析出阶段在300～4℃时；第二个稳定析出阶段在500～600℃；第三个稳定析出阶段在800～1000℃。

挥发分的发热量约占总的煤燃烧热值的40%，因而挥发分的析出和燃烧对流化床的燃烧性能有重要影响。挥发分着火温度低，能迅速燃烧，因而其组成与析出总量对煤的燃烧稳定性影响较大。

挥发分的析出和燃烧是重叠进行的。挥发分燃烧在氧和未燃挥发分的边界上呈扩散火焰，扩散火焰的位

置由氧的扩散速率和挥发分析出速率所决定。如氧的扩散速率低，火焰离煤粒表面就远。

(3) 焦炭燃烧过程

随着挥发分不断析出，以至挥发分析出速率不足以维持扩散火焰时，扩散火焰就在

煤粒表面上形成，此时焦炭燃烧就同时开始。

焦炭是多孔颗粒。具有大量尺寸及式样不同的内孔，其表面要比焦炭外表面大得多。焦炭燃烧可在焦炭外表面或内孔孔壁上发生。其燃烧工况视燃烧室工况及焦炭特性确定。

如化学反应速率远低于氧扩散速率，例如在循环流化床锅炉启动过程中温度低，化学反应速率也低的情况或是在细颗粒燃烧时扩散阻力很小的情况，则氧能扩散到整个多孔焦炭颗粒中，使燃烧在整个颗粒内均匀进行，此时焦炭密度降低而直径近乎不变。

如化学反应速率与氧扩散速率相近，则氧在焦炭*近外表面的小孔中已近乎耗尽，氧在焦炭中透入深度有限。这种燃烧工况常见于鼓泡流化床和循环流化床锅炉中某些区域的中等粒径焦炭的燃烧。

如化学反应速率很高，氧扩散速率相对较低，则氧刚到达焦炭外表面即被化学反应消耗。这种燃烧工况常见于大颗粒焦炭，也称扩散控制燃烧。

(4) 煤粒的膨胀、破碎和磨损

当煤粒进入炽热床料时，煤粒水分先蒸发，在达到热解温度时，煤粒挥发分开始析出。随着煤粒挥发分的析出，煤粒发生膨胀。由于热解的进行和挥发分的滞留，颗粒内部压力急剧增高。压力超过一定值后，颗粒表面可能崩裂，产生破碎。煤粒的破碎不但影响燃烧而且产生细飞灰，危害环境。

煤粒在流化床燃烧过程中，粒径是小断变化的。在循环流化床锅炉中，煤粒尺寸和粒径分布受到两种因素的影响：一种是大颗粒煤粒在加热过程中内外温差引起的热应力、挥发分析出时的压力和煤分子中不稳定键受热或燃烧引起的煤粒快速破裂；另一种因素是煤粒与物料或炉壁的机械磨损而引起的粒径减小。

在循环流化床锅炉中，煤粒的磨损速率约比鼓泡流化床锅炉的高1～4倍。