煤粉均相着火的分析 粉煤灰磨细改性后用作无机填料
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。
均相着火的分析
煤的均相着火涉及到热解、挥发分的析出速度和组成、挥发分的气相反应机理等,而人们对这些的了解还是很不够的。因此,对煤的均相着火的研究特别是理论分析一直发展缓慢。
文献首先在不考虑多相反应时分析了煤粒的均相着火,认为煤粒热解析出的挥发分扩散到热的环境中与氧混合,反应面出现在挥发分浓度与氧成化学当量比的位置,反应放热正好可以满足煤的热解吸热和加热热解产物到着火温度,即dT/dr=0。模型预报了着火所需环境温度随氧浓度、粒径等的变化,但是对着火温度随氧浓度的变化的预报却不符合试验的结果。文献认为是其绝热准则使用不当造成的;文献则认为是其低估了边界层加热区内挥发分反应放热的结果,并在既考虑颗粒表面的氧化反应,又考虑空间挥发分的气相氧化的基础上,建立了单颗煤粒稳态燃烧的详细模型。褐煤粉碎机和煤粉破碎机均用于煤粉加工的,前者的粉末较大,后者的粉磨较校该模型在不计表面氧化反应时就得到均相着火的模型。其着火判据是:当燃烧状态由低温燃烧或动力燃烧转变为高温燃烧或扩散燃烧时着火发生。模型成功地预报了着火温度随粒径、氧浓度等的变化,与试验结果相符。缺点是模型很复杂,需要用数值方法求解,且备参数对着火的影响不直观。为此,人们还建立了一些简化模型。如文献E363利用可燃气体浓度极限建立了煤粉均相着火模型。模型认为,煤热解析出可燃挥发物及表面一次反应生成CO,当这些可燃气体混合物的浓度达到其浓度极限下限且温度达到其瞬时着火温度时,均相着火发生;文献在较准确的数值模拟的基础上,提出了带化学反应的分区简化模型来描述煤粒的均相着火。
着火机制的变化
大量的试验研究E18,40~423表明,高挥发分煤易发生均相着火,而低挥发分煤则易发生多相着火。对于高挥发分煤易于发生均相着火是不难理解的,这是因为其挥发分高且析出快.极易在煤粒周围的气相物中形成达到可燃极限的混合物。
粒径对着火机制的影响文献中已有许多报道。虽然所得的发生着火机制变化的临界粒径有出入,但大颗粒易发生均相着火而小颗粒易发生多相着火的结论是一致的。此外,其它一些条件如加热速度、氧浓度等,也在一定程度上影响煤的着火机制。
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