2018年，中國(guó)共開采煤炭35.46億噸，世界第一，占全球煤炭總產(chǎn)量的一半; 中國(guó)的生鐵產(chǎn)量7.7億噸. 隨著工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，工業(yè)固體廢棄物日益增多，數(shù)額巨大，以粉煤灰為例，年產(chǎn)生量達(dá)6億噸之多， 成分復(fù)雜，處理難度較大。

均相著火的分析

煤的均相著火涉及到熱解、揮發(fā)分的析出速度和組成、揮發(fā)分的氣相反應(yīng)機(jī)理等，而人們對(duì)這些的了解還是很不夠的。因此，對(duì)煤的均相著火的研究特別是理論分析一直發(fā)展緩慢。

文獻(xiàn)首先在不考慮多相反應(yīng)時(shí)分析了煤粒的均相著火，認(rèn)為煤粒熱解析出的揮發(fā)分?jǐn)U散到熱的環(huán)境中與氧混合，反應(yīng)面出現(xiàn)在揮發(fā)分濃度與氧成化學(xué)當(dāng)量比的位置，反應(yīng)放熱正好可以滿足煤的熱解吸熱和加熱熱解產(chǎn)物到著火溫度，即dT/dr=0。模型預(yù)報(bào)了著火所需環(huán)境溫度隨氧濃度、粒徑等的變化，但是對(duì)著火溫度隨氧濃度的變化的預(yù)報(bào)卻不符合試驗(yàn)的結(jié)果。文獻(xiàn)認(rèn)為是其絕熱準(zhǔn)則使用不當(dāng)造成的;文獻(xiàn)則認(rèn)為是其低估了邊界層加熱區(qū)內(nèi)揮發(fā)分反應(yīng)放熱的結(jié)果，并在既考慮顆粒表面的氧化反應(yīng)，又考慮空間揮發(fā)分的氣相氧化的基礎(chǔ)上，建立了單顆煤粒穩(wěn)態(tài)燃燒的詳細(xì)模型。褐煤粉碎機(jī)和煤粉破碎機(jī)均用于煤粉加工的，前者的粉末較大，后者的粉磨較校該模型在不計(jì)表面氧化反應(yīng)時(shí)就得到均相著火的模型。其著火判據(jù)是：當(dāng)燃燒狀態(tài)由低溫燃燒或動(dòng)力燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷厝紵驍U(kuò)散燃燒時(shí)著火發(fā)生。模型成功地預(yù)報(bào)了著火溫度隨粒徑、氧濃度等的變化，與試驗(yàn)結(jié)果相符。缺點(diǎn)是模型很復(fù)雜，需要用數(shù)值方法求解，且備參數(shù)對(duì)著火的影響不直觀。為此，人們還建立了一些簡(jiǎn)化模型。如文獻(xiàn)E363利用可燃?xì)怏w濃度極限建立了煤粉均相著火模型。模型認(rèn)為，煤熱解析出可燃揮發(fā)物及表面一次反應(yīng)生成CO，當(dāng)這些可燃?xì)怏w混合物的濃度達(dá)到其濃度極限下限且溫度達(dá)到其瞬時(shí)著火溫度時(shí)，均相著火發(fā)生;文獻(xiàn)在較準(zhǔn)確的數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，提出了帶化學(xué)反應(yīng)的分區(qū)簡(jiǎn)化模型來描述煤粒的均相著火。

著火機(jī)制的變化

大量的試驗(yàn)研究E18,40～423表明，高揮發(fā)分煤易發(fā)生均相著火，而低揮發(fā)分煤則易發(fā)生多相著火。對(duì)于高揮發(fā)分煤易于發(fā)生均相著火是不難理解的，這是因?yàn)槠鋼]發(fā)分高且析出快.極易在煤粒周圍的氣相物中形成達(dá)到可燃極限的混合物。

粒徑對(duì)著火機(jī)制的影響文獻(xiàn)中已有許多報(bào)道。雖然所得的發(fā)生著火機(jī)制變化的臨界粒徑有出入，但大顆粒易發(fā)生均相著火而小顆粒易發(fā)生多相著火的結(jié)論是一致的。此外，其它一些條件如加熱速度、氧濃度等，也在一定程度上影響煤的著火機(jī)制。

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