循环流化床锅炉作为高效、低污染的清洁燃烧技术，在煤的洁净利用方面扮演着重要角色。国内的循环流化床锅炉飞灰含碳量普遍较高，是导致锅炉燃烧效率低于设计值的主要原因。因此，探明细颗粒焦炭粒子的物理本质、燃烧特性及飞灰未燃碳的来源和分布，不仅有助于提高循环流化床锅炉的燃烧效率，而且对促进环境改善和节约能源有重要意义。针对循环流化床锅炉焦炭颗粒30～100微米粒径段飞灰含碳量高的现象，作者以实际循环流化床锅炉的飞灰为研究对象，利用扫描电子显微镜和压汞仪分别对飞灰的微观形貌和微孔参数进行了观察和分析。借助分形理论，对焦炭颗粒的燃尽特性进行了分析和模拟，对实际循环流化床锅炉的燃烧状况进行了诊断评价。论文从燃烧工况、煤的显微组分、煤的破碎和孔隙分形等方面研究分析了循环流化床锅炉焦炭颗粒的燃烧机理。研究结果表明，焦炭颗粒的燃烧依赖于煤本身的物质组成及显微组分组成，并且在燃烧过程中会发生破碎，从而影响颗粒的燃尽。焦炭破碎与其本身的孔隙结构密切相关。焦炭的孔洞结构是一种分形体结构，孔隙结构在颗粒的整个燃烧过程中不断发生变化。作者运用分形理论，研究和模拟了具有自相似性的焦炭孔隙的不规则构型，推导了构造焦炭孔隙结构的立方积木分形模型的一般形式，讨论了立方积木分形体的边长、面数、表面积和体积增量等参数随构造级数的变化规律。探讨了分形模型参数在焦炭燃烧过程中的意义，结果表明，模型参数m和n是分形体的结构参数，它们决定了模型的空间结构和表面样式；迭代次数k，是分形体发展的层次参数。煤种参数与焦炭孔隙的结构相关，模型k值与焦炭的燃尽率相关。论文以实际循环流化床锅炉的飞灰为研究对象，研究分析了飞灰的筛分特性、孔隙分布及分形维数。分析表明，飞灰孔隙分布呈分段多重分维特征，随着颗粒内部孔径的增大，分形维数先增大后减小，表明飞灰未燃碳集中在较大粒径的颗粒。飞灰的孔隙特征明显，孔隙率大、孔隙结构发达，颗粒的内表面积以中孔的内表面积为主，大孔的孔容积在总孔隙体积中占据主导地位。为了进一步研究焦炭颗粒的燃尽特性，以太原化学工业(集团)有限公司35讹循环流化床锅炉为例，对锅炉进行了热工测试和飞灰样品的孔隙分形分析。研究结果表明，飞灰质量含碳率最高的区域分布在三个粒径段，造成飞灰含碳量高的主要原因是：炉膛上部燃烧温度过低使颗粒燃烧不完全、小颗粒因在炉膛内的停留时间过短而未能燃尽、返料循环不畅造成较大粒径的颗粒不能被有效捕集。