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生物质锅炉燃料的燃烧过程是强烈的化学反应过程,又是燃料和空气间的传热、传质过程。其燃烧过程可分为四个阶段:干燥过程、挥发分的析出与燃烧、过渡阶段及焦炭燃烧。
随着温度的不断升高,生物质颗粒燃料进行挥发热解过程,研究表明生物质颗粒燃料在150~800℃都有热解挥发分析出。大连生物质锅炉挥发分的析出可以分成三个明显的阶段。在低于280℃的温度范围内有一个明显的失重过程,它完成了生物质的半纤维素(羧基、羰基)等低分子质量物质的分解,放出大量的H20、C02与CO,到达着火温度后,气态的挥发分和周围高温空气掺混首先被引燃而燃烧。
燃料的温度进一步增高。大连生物质锅炉纤维素的热分解速率急速下降,此时挥发分物质仍能保持燃烧火焰。木质素由于高温碳化,并通过氧化作用表面开始着火,生成炙热火焰,以较慢的速率燃烧,此时出现气相和固相两种燃烧状态并存的现象,直到燃料中的挥发分物质分解完毕,气相火焰熄灭。
当挥发分的燃烧快要终了时,焦炭及其周围温度已很高,空气中的氧气也有可能接触到焦炭表面,焦炭开始燃烧,并不断产生灰烬,燃料中的木质素已全部碳化,表面生成炙热的火焰,燃烧反应速率加快,并出现第二次反应速率峰值,然后燃烧速率变慢,表面炙热火焰由红变暗,逐渐消失。但是,焦炭燃烧受到灰烬包裹和空气渗透较难影响,阻碍了焦炭的燃烧,造成灰烬中残留余炭。