·322· 工程科学学报，第41卷，第3期 1.o 5.6 (b) 0.8 0.6 一S型准颗粒 心46 ·一S型准颗粒 4.4 40 3.8 500 500100015002000250030003500 时间/s 准颗粒类型 20 18 6 14 8 6 4 2 准颗粒类型 图7黏附层对准颗粒燃烧的影响.()对质量转化率的影响：(b)对反应指数的影响：()对燃料氮转化率的影响 Fig.7 Effect of adhering layer on the combustion characteristics of quasiparticles:(a)mass conversion rate:(b)reactivity index:(c)conversion rate of fuel-N to NO. 焦炭和石灰石、铁矿石的反应等式(2)~(4)，导致 响，从图9(a)和(b)可以看出，随着焦粉比例增大， S型准颗粒质量损失较快：另一方面，相对于S型准 P型准颗粒的质量转化率和反应指数均降低.一方 颗粒，S型准颗粒的焦炭比例较小，文献2]表明，焦 面，焦粉比例较低时，在准颗粒中的分散度更大，焦 炭比例越小，质量转化率越大.由图7(c)可以看 粉周围充足的氧气有利于反应的进行：另一方面，焦 出，S型准颗粒的燃料氮转化率高于S型，这主要是 粉比例越大，石灰石和铁矿石含量越少，与焦粉比例 由于，S型准颗粒存在石灰石和铁矿石组成的黏附 小的准颗粒相比，石灰石的分解反应和铁矿石的氧 层，黏附层的存在阻碍了辐射作用，导致S型准颗粒 化还原反应引起的质量损失较小，导致质量转化率 内部温度较低，而低温有利于S型准颗粒燃料氮的 更低，与前人的研究类似回.由图9()可以看出， 转化. 随着焦粉比例增加，焦炭氮转化率不是线性的增加 2.5黏附比对C型准颗粒燃烧的影响 或者减少，而是在焦粉比为50%的时候达到最低 图8为不同黏附比对C型准颗粒燃烧的影响. 值.对于P型准颗粒来说，准颗粒的燃料氯转化率 由图8(a)、(b)可见，对于C型准颗粒而言，黏附比 越大，质量转化率和反应指数越小.这主要是因为 主要取决于两个因素：0，浓度和石灰石含量.当焦 黏附比越大，黏附层越厚，O2扩散阻力越大，与焦粉 粉比例从10%升至50%时，随着焦粉比例的增加， 接触的0，浓度较低，焦炭的氧化率处在一个较低的 氧气消耗的更快，相对低焦粉比例的准颗粒而言，氧 水平，需要较长的反应时间.由图8(c)发现，随着C 气浓度较低，弱氧化性氛围不利于NO,的形成，氧 型准颗粒的黏附比增大，焦炭氮转化率降低，这主要 气浓度的影响占主导地位.而随着焦粉比例继续增 是因为对于C型准颗粒，黏附比增大导致的低0，浓 加，石灰石含量大量减少，导致石灰石对N0,的减 度不利于NO.生成，且黏附层越厚，对NO,从黏附 少作用变弱，燃料氮转化率又随之升高. 层内侧扩散到环境中的阻力也越大 3结论 2.6焦粉比例对P型准颗粒燃烧的影响 图9为不同焦粉比例对P型准颗粒燃烧的影 (1)焦炭粒径对不同类型准颗粒燃烧的影响不工程科学学报，第 41 卷，第 3 期 图 7 黏附层对准颗粒燃烧的影响． ( a) 对质量转化率的影响; ( b) 对反应指数的影响; ( c) 对燃料氮转化率的影响 Fig． 7 Effect of adhering layer on the combustion characteristics of quasi-particles: ( a) mass conversion rate; ( b) reactivity index; ( c) conversion rate of fuel-N to NOx 焦炭和石灰石、铁矿石的反应等式( 2) ～ ( 4) ，导致 S 型准颗粒质量损失较快; 另一方面，相对于 S'型准 颗粒，S 型准颗粒的焦炭比例较小，文献［2］表明，焦 炭比例越小，质量转化率越大． 由图 7 ( c) 可以看 出，S 型准颗粒的燃料氮转化率高于 S'型，这主要是 由于，S 型准颗粒存在石灰石和铁矿石组成的黏附 层，黏附层的存在阻碍了辐射作用，导致 S 型准颗粒 内部温度较低，而低温有利于 S 型准颗粒燃料氮的 转化． 2. 5 黏附比对 C 型准颗粒燃烧的影响 图 8 为不同黏附比对 C 型准颗粒燃烧的影响． 由图 8( a) 、( b) 可见，对于 C 型准颗粒而言，黏附比 越大，质量转化率和反应指数越小． 这主要是因为 黏附比越大，黏附层越厚，O2扩散阻力越大，与焦粉 接触的 O2浓度较低，焦炭的氧化率处在一个较低的 水平，需要较长的反应时间． 由图 8( c) 发现，随着 C 型准颗粒的黏附比增大，焦炭氮转化率降低，这主要 是因为对于 C 型准颗粒，黏附比增大导致的低 O2浓 度不利于 NOx 生成，且黏附层越厚，对 NOx 从黏附 层内侧扩散到环境中的阻力也越大． 2. 6 焦粉比例对 P 型准颗粒燃烧的影响 图 9 为不同焦粉比例对 P 型准颗粒燃烧的影 响，从图 9( a) 和( b) 可以看出，随着焦粉比例增大， P 型准颗粒的质量转化率和反应指数均降低． 一方 面，焦粉比例较低时，在准颗粒中的分散度更大，焦 粉周围充足的氧气有利于反应的进行; 另一方面，焦 粉比例越大，石灰石和铁矿石含量越少，与焦粉比例 小的准颗粒相比，石灰石的分解反应和铁矿石的氧 化还原反应引起的质量损失较小，导致质量转化率 更低，与前人的研究类似［2］． 由图 9( c) 可以看出， 随着焦粉比例增加，焦炭氮转化率不是线性的增加 或者减少，而是在焦粉比为 50% 的时候达到最低 值． 对于 P 型准颗粒来说，准颗粒的燃料氮转化率 主要取决于两个因素: O2浓度和石灰石含量． 当焦 粉比例从 10% 升至 50% 时，随着焦粉比例的增加， 氧气消耗的更快，相对低焦粉比例的准颗粒而言，氧 气浓度较低，弱氧化性氛围不利于 NOx 的形成，氧 气浓度的影响占主导地位． 而随着焦粉比例继续增 加，石灰石含量大量减少，导致石灰石对 NOx 的减 少作用变弱，燃料氮转化率又随之升高． 3 结论 ( 1) 焦炭粒径对不同类型准颗粒燃烧的影响不 · 223 ·