高浓度煤粉燃烧反应过程中氧化浓度影响 粉煤灰生产兼具包覆改性功能

2018年，中国共开采煤炭35.46亿吨，世界第一，占全球煤炭总产量的一半; 中国的生铁产量7.7亿吨. 随着工业生产的飞速发展，工业固体废弃物日益增多，数额巨大，以粉煤灰为例，年产生量达6亿吨之多， 成分复杂，处理难度较大。

当煤粉浓度为0.412kgc/kga时，CO和CO：的变化趋势是一致的，只是浓度为0.742kgc/kga时更加明显而已。随着煤粉浓度的增加，不仅挥发分析出增多，CO也大大增加，使火焰的稳定性和燃烧强度大大地增加了。

高浓度煤粉燃烧反应过程中氧化浓度影响的研究也是令人感兴趣的。氧的含量是多好还是少好，在反应区中应维持多大的氧量才是适度的，这些都将是下面重点讨论的问题。

首先进行理论分析，在研究煤粉浓度和着火方式关系时，建立了一个比较简单的非稳态数学模型。在煤粉气流的着火过程中，如果仅考虑辐射传热的因素。氧的浓度变化为0。10%，15%，20%,着火的影响并不大，只是氧的浓度越低着火时间越长，因为对着火来说，加热过程比化学反应过程更加重要，氧的浓度越低，发生着火方式转变的煤粉浓度也越低，而氧浓度低则降低了多相反应速度，从而使着火更易于以挥发分燃烧的形式发生。煤粉设备有很多种，比如我们所熟知的煤粉机就是其中比较重要的一种。从计算结果还可看到，随着煤粉浓度的增加(1/D减少)，着火时间成直线地下降，在所计算的范围内.着火时间从500ms下降至lOOms以下。在煤粉的着火过程中，如果仅考虑对流加热因素的影响。氧浓度的提高意味着化学反应速度的加快，从而造成临界煤粉浓度和理想煤粉浓度的提高，也导致了着火时间的缩短。如图所示，当氧的浓度0=10%～23%时，着火时间降至100ms以下。

试验煤种为青山烟煤的影响(焦作煤)宽筛分，煤粉浓度为0.09kgc/kga，氧的浓度为0。一10 oA，5.75%。试验表明，氧浓度降低使煤粉着火推迟，其表现特征是CO：的生成量减少。当氧浓度为5.75%时，从右图看着火是均相的，而氧浓度为10%时，着火是非均相的，在大气氧浓度条件下(21%)，对于更高的煤粉浓度着火仍可能是非均相的，因此降低氧浓度使得煤粉气流着火向均相着火区域移动。氧浓度的这种作用是不难理解的，氧浓度的降低使得化学反应速度相对降低，且氧难以到达颗粒表面，煤粉的着火温度升高，因而颗粒有更长的时间析出挥发分而造成均相着火。在实际煤粉气流中，由于对高温烟气的卷吸，着火区域的氧浓度并不高，因而可能导致均相着火的出现。

使着火时间显著地缩短。例如，在一定浓度下，lgD=一0.5，即D一0.32kgc/kga，颗粒群初温分别为71。298K，373K，473K，对应的着火时间分别为ti一140ms，120ms，40ms，较多降低lOOms，而且随着煤粉浓度的增加，颗粒群的着火时间也是变化的，先是降低，然后上升的速度较快，它表明并不是煤粉浓度越浓越好，而是存在一个理想的煤粉浓度的范围，即曲线的较低点附近。当煤粉气流初温接近于热解温度时，由于热解极易发生，着火时间很短，理想煤粉浓度向浓煤粉的方向后移。

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