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循环流化床中热量及挥发分释放规律的实验研究

赵石铁  
【摘要】:循环流化床锅炉中热量释放规律是影响锅炉设计及运行的重要因素;挥发分是煤中可燃基的重要组成部分,挥发分的释放规律是燃料燃烧热量释放规律的重要方面。 本文改造并调试一高4.9m、直径150mm的循环流化床热态实验台。通过实验研究了500~6000μm范围内三个不同粒径段煤样的热量释放规律。同时还测量了SO2和NOX浓度沿炉膛高度方向的变化规律。 在直径为45mm的流化床反应器中实验研究了煤的挥发分释放规律。实验采用褐煤、烟煤和贫煤三个煤种,2000~6000μm范围内三个粒径段,600~900℃范围内四个不同床温,研究各因素对挥发分释放的影响。 实验结果表明,循环流化床锅炉密相区释放的热量要比鼓泡床少得多,同时密相区会产生大量CO,从而验证了循环流化床锅炉密相区中独特的欠氧燃烧状态这一已有结论。煤的颗粒粒度对热量释放分布影响十分明显,对于实验所用3200~6000μm的较大颗粒,热量主要集中在炉膛下部释放;对实验所用500~600μm较小颗粒,在炉膛下部和上部都有一定比例的热量释放,在炉膛中不同高度热量释放较为均匀。SO2浓度在密相区近乎为0,沿炉膛向上呈逐渐升高的趋势,这支持了循环流化床还原态燃烧理论;NO浓度沿炉膛向上呈逐渐降低的趋势,体现了循环流化床条件下炭对NO的还原。 通过煤的挥发分释放实验发现,煤颗粒进入流化床密相区的最初阶段,挥发分释放剧烈;之后会经历一段缓慢释放阶段,并且这一阶段剩余挥发分的释放速率呈指数规律衰减,本文建议了描述挥发分释放速率指数衰减的简单的数学模型。床温对挥发分的释放速率和总产率都有较大影响;不同煤种挥发分释放规律有明显差别,褐煤和烟煤在最初阶段挥发分释放份额远大于贫煤;对于毫米量级的颗粒,颗粒越大挥发分释放越慢,贫煤的挥发分释放受颗粒粒径影响比褐煤和烟煤显著。


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