➢ （2）扩散控制燃烧 a. 受扩散速率控制（<<化学反应速率） b. 常见于大颗粒焦炭和高温
➢ （3）动力—扩散控制燃烧（过渡控制燃烧） a. 化学反应速率 = 扩散速率 b. 常见于鼓泡和中等dp焦炭、细颗粒
➢ （4）循环流化床内焦炭燃烧过程 焦炭颗粒缩小→气固传输速度增加→扩散控制→动力—控制→动力控制
（3）气固两相流中燃料颗粒的燃烧燃料颗粒与颗粒、燃料颗粒与床料颗粒形 成的“群体”燃烧，与流动特性密切相关
（4）煤颗粒燃烧过程（定性）
➢ 颗粒被加热和干燥 ➢ 挥发份的析出和燃烧 ➢ 煤颗粒膨胀和破裂（一级破碎） ➢ 焦炭燃烧和再次破裂（二级破碎）
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二、煤颗粒的加热和干燥
循环流化床锅炉设备及系统
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第三章 循环流化床锅炉的燃烧与传热
第一节 循环流化床锅炉燃烧的特点
第二节 循环流化床锅炉中煤颗粒的燃烧过程
第三节 循环流化床锅炉的燃烧区域与燃烧份额
第四节 影响循环流化床锅炉燃烧的因素
第五节 循环流化床锅炉的传热分析
第六节 循环流化床锅炉的传热研究与计算
➢ 改变煤颗粒空隙结构，改善焦炭的燃烧反应
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四、焦炭的着火与燃尽
1. 定义——挥发分析出后剩下的固体物质
2. 燃烧过程（比较复杂）
O2到达颗粒表面→在焦炭（多孔颗粒，总面积大）表面与C发生氧化反应→CO2和CO
3. 焦炭燃烧工况
➢ （1）动力控制燃烧 a. 受化学反应速率控制（<<O2扩散速率） b. 发生在启动过程（T低，化学反应速率也低）及细颗粒燃烧（扩散阻力很小）
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二、循环流化床锅炉燃烧的特点
2. 循环流化床锅炉燃烧特点
（1）燃烧效率比较高
➢ 气固相间密切接触发生流态化燃烧反应，且有大量颗粒返混 ➢ 绝大部分高温颗粒送回炉内再次参与燃烧，燃料颗粒在炉内的燃烧时间↑↑ ➢ R↑→燃烧效率↑ ——大量未燃尽颗粒的循环燃烧提高了燃料颗粒的燃尽度 ➢ 锅炉设计和运行调整合理
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炭颗粒周围发生的一系列反应方程式
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五、煤颗粒的膨胀、破裂和磨损
1. 定义
➢ （1） 膨胀、破裂 热爆性强的煤种，在炉内被加热干燥、析出V的同时会发生，甚至会再
次爆裂 ➢ （2） 磨损
煤颗粒在运动中颗粒间存在相互碰撞摩擦等 机械作用，从较大颗粒表 面撕裂和磨损下来许多微小 颗粒 ➢ （3） 一级破碎
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五、煤颗粒的膨胀、破裂和磨损
2. 煤破裂对锅炉性能的影响
➢ （1）偏离设计工况，影响锅炉运行 煤dp分布显著改变→物料扬析夹带、传热、密相区和稀相区燃烧份额
煤颗粒中析出的V在颗粒内部产生高压而使颗粒产生破裂 ➢ （4） 二级破碎（只在V析出后）
焦炭处于动力控制燃烧或动力—扩散燃烧工况，焦炭内部小孔增加，连 接力消弱，若气动力大于连接力，焦炭会破裂产生碎片颗粒 ➢ （5） 渗透破裂
煤颗粒处于动力控制燃烧工况，整个焦炭均匀燃烧，所有内部化学键急 剧瓦解断裂，同时产生破裂
➢ 大颗粒：析出慢，炉内掺混过程慢→影响因素：物料分布和流动
6. V析出与燃烧过程（1~10s）
➢ 在氧和未燃挥发分边界上进行，由界面处挥发分和氧的扩散控制 ➢ 煤颗粒扩散火焰位置取决于氧的扩散速率和挥发分析出速率
7. V析出、燃烧对煤颗粒着火性能的改善
➢ 煤颗粒受热→挥发分析出、燃烧→又加热煤颗粒→颗粒温度迅速升高→利于 着火
1. 新鲜给煤进入床内，立即被大量灼热物料包围并被迅速加热到接 近床温→受到加热、蒸发水分并被烘干
2. dp↑→加热速率下→加热时间↑
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三、挥发份的析出和燃烧
1. V析出过程
煤颗粒因受高温物料加热分解并产生大量气态可燃物质
2.
V析出阶段
第一稳定析出阶段：500~600℃ 第二稳定析出阶段：800~1000℃
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第二节 煤颗粒的燃烧过程
一、循环流化床中煤的燃烧过程（一定宽度筛分固体燃料→燃烧复杂）
（1）涉及到气固两相流体的流动、热量和质量的传递、化学反应以及若干相 关的物理化学现象
（2）众多影响因素
➢ 燃料本身特性：挥发份含量、反应活性、颗粒粒径分布 ➢ 流化状态、氧气扩散条件、温度
3.
影响V含量和组成成分的因素
煤种、dp分布、加热速率、初始T、 最终T及其下的停留t、析出时的P
4.
影响V析出时间的因素
煤质、颗粒尺寸、床温、 煤颗粒加热时间
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三、挥发份的析出和燃烧
5. V析出后达到着火温度即燃烧
➢ 细煤颗粒：析出极快，迅速将细煤颗粒包围燃烧，产生扩散火焰，燃烧所需 时间很短
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第一节 循环流化床锅炉燃烧的特点
一、循环流化床锅炉的主要特征
1. 燃烧过程 = 鼓泡流化床（湍流、快速）+ 气力输送 2. 燃烧颗粒不断送回床层循环燃烧 3. 物料和燃料粒径＜＜d鼓泡床
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二、循环流化床锅炉燃烧的特点
1. 鼓泡流化床燃烧特点
（1）低温：850℃~950℃→低于DT约100℃~200℃→避免结渣和破坏 燃烧条件 强化燃烧：qV、qA高
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二、循环流化床锅炉燃烧的特点
2. 循环流化床锅炉燃烧特点
（2）燃料适应性极好
➢ “蓄热池”有足够热量加热新燃料而不致引起炉内温度大的变化 ➢ 新燃料炉内停留时间远大于其燃尽所需时间
（3）煤的清洁燃烧（循环流化床最主要特点）
➢ 脱硫——炉内加入石灰石粉或其他脱硫剂 ➢ 脱硝——炉膛下部采用欠氧燃烧和二次风分段给入 ➢ 燃烧份额分配更合理，炉内温度场更均匀
（2）炉内温差较大（沿炉膛高度方向）
密相区：煤粒多，燃烧放热大， 为防止料层温度过高而结焦， 需敷设埋管吸热
稀相区：物料浓度低
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二、循环流化床锅炉燃烧的特点
1. 鼓泡流化床燃烧特点
（3）燃料适应性强
密相区积累的大量灼热物料利于燃料的迅速着火和稳定燃烧
（4）燃烧效率较低
宽筛分燃料中，大颗粒炉内停留时间长， 小颗粒燃料停留时间短，被烟气带出燃 烧室，造成飞灰中可燃物含量增大