【《石墨流化床焚烧实验分析》6700字（论文）】

)其中————燃烧后排气中一氧化碳的浓度；————燃烧后排气中二氧化碳的浓度。实验工况设计思路为：（1）石墨粒径对于石墨燃烧完全有一定的影响，改变石墨的粒径作为一组实验工况条件，实验选择1-1.6mm、0.6-1mm和0.075-0.6mm作为粒径实验对比实验组。（2）进入炉膛内的气流会带走一部分热量，随着气体流量的增加，石墨流化效果越显著，在燃烧过程中也会带走更多的热量，因此在大于临界气速的基础上设置3个一次风量流量大小β，分别为1、1.3和1.7，即进入炉膛的风量大小为3m3/h、4m3/h和5m3/h。（3）炉膛中加入二次风量的大小也会对流化床的流化效果和燃烧效果产生影响，二次风增加，石墨颗粒在流化床中流化状态改变，燃烧时提供的氧气量增加，因此设定二次风量流量大小γ作为一个因子，指的是通入流化床中二次风量的大小，分别为0m3/h、1m3/h和2m3/h。石墨燃烧实验步骤：（1）将空气经过空气预热器预热至后通入炉膛内部，减少一次风温度对炉膛内部温度场的影响，预热后的空气经过布风板均匀布风。（2）加入石墨颗粒后进行点火，调整点火压空，打开点火器高压放电，打开液化气电磁阀调整液化气进口阀点燃液化气火炬，燃烧液化气升温，当温度升高到900℃后打开冷却风机，风冷装置启动，保护炉体材料。（3）每组实验分批次进料，按照不同的工况条件改变进料量大小以及调整风量大小，待实验结果数据稳定后停止加料。（4）流化床反应器自然冷却至室温后打开灰桶收集未完全燃烧的石墨颗粒，称重计算减重比，（5）清扫台架恢复原状。第五章实验结果分析石墨颗粒加入流化床以后，通过4个K型热电偶测出炉膛内部4个测温点的温度变化情况，即可得到炉膛内部的温度变化曲线。本节通过改变石墨粒径、一次风流量大小β和二次风量流量大小γ，对炉膛内部温度变化曲线进行分析，探究不同条件下对于石墨燃烧稳定性的影响情况。2.1燃烧情况与一次风流量大小β的关系通过改变一次风量流量大小分别为3m3/h、4m3/h和5m3/h，设置3组对照组，石墨粒径大小为1-1.6mm，二次风量大小为0m3/h。当炉膛温度温度后加入200g石墨，改变一次风流量大小，通过K型热电偶反映出的实时温度绘制出图2.1所示4号测温点的温度变化曲线。图2.14号测温点随不同流量大小的温度变化情况4号测温点的位置所反映出的温度为流化床反应器的主反应段的温度，即炉膛温度最高的地方，通过图2.1可以看出，一次风流量的变化引起炉膛内部的温度发生变化，燃烧速率加快，随着一次风量的增加，炉膛温度能顾达到的最高温度也在增加，发生这一现象的原因可能是一次风流量较大，进入炉膛内部的风速增加，流化床炉膛内部的流化状态得到改善，石墨密相区的堆积减少，颗粒与颗粒间的间隙率增大，颗粒之间分布更加合理；随着一次风量的增加，进入炉膛中的氧气含量也相应的增加，促进石墨颗粒的燃烧。（a）一次风量大小为3m3/h时的烟气监测情况（b）一次风量大小为4m3/h时的烟气监测情况（c）一次风量大小为5m3/h时的烟气监测情况图2.2不同一次风量下的烟气监测情况一次风量并不是越大燃烧效果越好，当一次风量从3m3/h增加至5m3/h时，最高温度可以达到850℃，但是并不能长时间的稳定维持，温度曲线呈陡升陡降状态；而当一次风量为4m3/h，虽然4号测温点的最高温度达不到850℃，但是整个升温过程平缓而又温度，可以使温度长时间维持在一定的范围，使石墨燃烧更加充分。由图2.2可以看出，随着一次风量的增加使得CO2的生成量也有所上升，但是CO含量依旧超过测量量程范围，其原因可能是燃烧过程中所提供的氧气量不足，是的C燃烧产生的CO不能完全充分燃烧，适当增大风量有助于改善尾气的质量。综述所述，当进入炉膛的一次风量为4m3/h时可以得到稳定的温度曲线变化，此时进入炉膛的气速为1.6m/s，使得流化床内部的温度水平相对较高，石墨燃烧放热更加充分，为了改善烟气的质量还应当适当通入二次风进行混风，降低CO的含量，这一结论将通过后续实验进行佐证。2.2燃烧情况与二次风量流量大小γ的关系通过改变进入炉膛二次风量流量大小γ，分别为0m3/h、1m3/h和2m3/h，设置三组对照组，石墨粒径范围为1-1.6mm，一次风流量大小为4m3/h，当炉膛内部燃烧情况稳定后，加入200g石墨，加入二次风进入炉膛，观察炉膛内部的温度变化情况以及烟气检测含量，得到图2.3和2.4。（a）二次风量大小为1m3/h的温度变化情况（b）二次风量大小为2m3/h的温度变化情况图2.3不同二次风量下的温度变化情况（a）二次风量大小为1m3/h时的烟气监测情况（b）二次风量大小为2m3/h时的烟气监测情况图2.4不同二次风量下的烟气监测情况通过图2.3可以看出，二次风量大小对炉膛温度具有一定的影响，随着二次风量的增加，炉膛内部的最高温度有所降低，当二次风量为1m3/h时，炉膛内部4号测温区温度温度范围为850-950℃，随着二次风的增加，炉膛温度稳定范围有所下降，其可能原因为随着二次风流量的增加进入炉膛，带走了一部分热量，随着时间的增加，炉膛温度恢复至850-950℃范围区间；二次风的加入对4号测温区温度范围影响较大，对其它三个测温区温度变化影响较小，原因在于二次风量加入的位置为4号测温区热电偶下方，而4号测温区为整个流化床炉膛的主反应阶段，所以二次风的加入对炉膛温度影响较小。将图2.2（b）与图2.3对比发现，二次风的加入可以显著降低石墨燃烧产生的CO的含量，随着二次风量的增加炉膛内部CO燃烧的效果越好，在炉膛中通入二次风进行混风是十分有必要的，二次风的加入增加了炉膛中的氧气含量，石墨的燃烧更加充分。综上所述，炉膛中加入二次风有助于石墨颗粒的燃烧，显著改善烟气质量，反应更加完全，二次风流量为2m3/h。2.3燃烧情况与石墨粒径的关系通过改变石墨粒径大小，设置3组对照组，分别为：0.075-0.6mm，0.6-1mm和1-1.6mm，一次风量大小为4m3/h，二次风量大小为2m3/h，其中3组对照组加入炉膛中的石墨量一致，分批次加入炉膛进行燃烧。根据实验过程将温度变化情况分为温度上升区，温度稳定区和温度下降区，其中指的是流化床快速升温阶段，指的是流化床平稳燃烧阶段，指的是流化床停止反应阶段。根据导出的温度数据绘制如图2.5所示的温度随粒径大小下的变化曲线。(a)粒径大小为0.075-0.6mm的升温曲线(b)粒径大小为0.6-1mm的升温曲线（c）粒径大小为1-1.6mm的升温曲线图2.5不同粒径大小石墨的升温曲线由图2.5可知，在一次风量大小为4m3/h，二次风量大小为2m3/h的情况下，改变石墨颗粒的不同粒径对所得到的温度变化曲线有所影响。对于粒径为0.075-0.6mm的石墨颗粒，炉膛迅速升温至600℃左右后温度保持稳定，在燃烧过程中炉膛温度维持在700-850℃；对于粒径为0.6-1mm的石墨颗粒，炉膛迅速升温至650℃左右后温度趋于稳定，在燃烧过程中炉膛温度维持在800-900℃，基本维持在一个比较平稳的水平；对于粒径为1-1.6mm的石墨颗粒，炉膛迅速升温至700℃后温度逐渐开始保持稳定，炉膛温度维持在800-1000℃，在此过程中温度变化起伏较大。由此可见，粒径较大的石墨在燃烧过程中所需要的温度较高，达到稳定燃烧时炉膛内部的整体温度水平明显提高，而对于粒径较小的石墨，燃烧过程中温度变化平稳，所需要的反应温度相对于大粒径的石墨较低。由于加入的石墨量一致，通过升温曲线变化还可以看出粒径小的石墨反应速率大于粒径大的石墨的反应速率，通过公式3.1计算不同粒径石墨的热灼减率，粒径越小，石墨的热灼减率越高，燃烧的效果越好，但是在实验过程中发现，粒径在0.075-0.6mm粒径的石墨颗粒出现了逃逸现象，为保证燃烧质量的同时，应当对粒径范围做一定的限值要求，并不是粒径越小越好。表2.1不同粒径大小石墨的反应速率和热灼减率石墨粒径/mm灼烧前质量/g灼烧后质量/g反应速率/g/min处理率/%0.075-0.6412.83.211.7999.230.6-1501.82.16.6698.991-1.6472.312.96.1396.65总体来说，石墨燃烧过程中不同的粒径其温度维持的范围也有所区别，炉膛温度需要维持在700-1000摄氏度左右才能保证石墨顺利反应，为了防止石墨颗粒出现逃逸现象，粒径范围应当大于0.6mm或者减小一次风以及二次风的风量。粒径范围为0.6-1mm时石墨流化床燃烧较为理想，温度维持稳定在800-850℃，反应速率为6.66g/min，此时石墨颗粒不会出现逃逸现象，热灼减率为98.99%；对于粒径为1-1.6的石墨，虽然温度变化范围区间较大，在燃烧过程中可以达到较高的温度，有利于CO的燃烧。(a)粒径为0.075-0.6mm的烟气监测情况(b)粒径为0.6-1mm的烟气监测情况(c)粒径为1-1.6mm的烟气监测情况图2.6不同粒径下的烟气监测情况通过前文分析得出当二次风流量为2m3/h时可以显著改善烟气中CO的质量，通过图2.6也可以看出二次风对于燃烧效果的影响，但是石墨粒径大小对于烟气影响较小，改变不同的粒径尾气烟气监测情况没有特别的区别。对根据燃烧后的CO和CO2的浓度可以算出石墨燃烧效率，即：表2.2不同粒径大小石墨的燃烧效率石墨粒径/mmCO浓度/ppmCO2浓度/%燃烧效率/%0.075-0.641.602.8699.990.6-1123.361.2399.991-1.651.301.7799.99综上所述，石墨粒径大小对于流化床炉膛内部温度具有一定的影响，随着粒径的增加，炉