O 2 /CO 2 氣氛下CO 2 和H 2 O氣化反應(yīng)對(duì)煤及煤焦燃燒特性的影響
發(fā)布時(shí)間：2021-11-20 17:34
利用熱天平對(duì)比研究了大同煤及煤焦在O2/N2、O2/CO2和O2/H2O/CO2中的燃燒行為,探討CO2和H2O氣化反應(yīng)對(duì)其富氧燃燒特性的影響。結(jié)果表明,在5%氧氣濃度下,煤粉在O2/N2、O2/CO2和O2/H2O/CO2中的燃燒速率按順序依次降低。氧氣濃度降低到2%,由于CO2和H2O氣化反應(yīng)的作用,煤粉在高溫區(qū)的整體反應(yīng)速率按順序依次增大。當(dāng)氧氣濃度為5%時(shí),煤焦在O2/CO2中的燃燒速率要低于O2/N2中的燃燒速率,但燃燒反應(yīng)推遲后氣化反應(yīng)的參與使得煤焦在O2/H2
【文章來(lái)源】：燃料化學(xué)學(xué)報(bào). 2015,43(12)北大核心EICSCD
【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)
【部分圖文】：
大同煙煤在5%氧氣濃度下的DTG曲線
順序逐漸減小，而峰值對(duì)應(yīng)溫度則依次升高。CO2具有明顯高于N2的定壓比熱，而且氧氣在CO2中的擴(kuò)散速率也要低于N2中的擴(kuò)散速率，因此，煤粉在O2/CO2中的燃燒反應(yīng)推遲，燃燒速率也要低于O2/N2［7］。與CO2相比，H2O較高的定壓比熱使得燃燒反應(yīng)進(jìn)一步滯后［8］。此外，H2O的熱擴(kuò)散系數(shù)較大，導(dǎo)致?lián)]發(fā)分燃燒生成的熱量很快散失。同時(shí)H2O的發(fā)射率也較高，強(qiáng)化了輻射換熱，進(jìn)一步降低了煤粉顆粒的溫度，故煤粉在O2/H2O/CO2中的燃燒速率有所降低［9］。圖2為大同煙煤在2%氧氣濃度下的DTG曲線。圖2大同煙煤在2%氧氣濃度下的DTG曲線Figure2DTGcurvesofDatongbituminouscoalat2%oxygenconcentration1421第12期雷鳴等:O2/CO2氣氛下CO2和H2O氣化反應(yīng)對(duì)煤及煤焦燃燒特性的影響
由圖2可知，氧氣濃度降低后，三種氣氛下煤粉燃燒的DTG曲線均向高溫區(qū)移動(dòng)，燃燒過(guò)程延遲，燃盡溫度升高，但不同氣氛下的燃燒過(guò)程存在顯著差異。在O2/N2中與5%氧氣濃度下相比，DTG曲線上仍有一個(gè)比較明顯的失重峰，但變得比較平緩，說(shuō)明氧氣含量減少后煤粉的燃燒速率有所降低。在O2/CO2中，受CO2高比熱等因素的影響，煤粉的燃燒速率較O2/N2中有所降低，DTG曲線上的失重峰也由一個(gè)變?yōu)閮蓚�(gè)。第一峰是煤中主要可燃物的燃燒失重峰;而第二峰則可能緣于CO2與焦炭氣化反應(yīng)的作用。圖3為大同煤焦在N2、CO2和H2O中反應(yīng)時(shí)的DTG曲線。由圖3可知，CO2和H2O氣化反應(yīng)分別在約900℃和800℃時(shí)開(kāi)始。因此，在高溫下研究富氧氣氛中煤的燃燒特性時(shí)，需同時(shí)考慮燃燒和氣化反應(yīng)。如前所述，煤粉燃燒實(shí)驗(yàn)采用的是程序升溫法，當(dāng)溫度升高到約300℃時(shí)，煤中的揮發(fā)分析出燃燒并引燃部分焦炭，導(dǎo)致O2/CO2中DTG曲線上出現(xiàn)第一個(gè)失重峰。溫度繼續(xù)升高，由于O2/CO2中燃燒速率較慢，煤焦直到900℃還未燃盡，此時(shí)CO2氣化反應(yīng)開(kāi)始作用。CO2氣化產(chǎn)生的影響主要有以下兩方面，一方面CO2氣化屬于強(qiáng)吸熱反應(yīng)，氣化可導(dǎo)致煤焦燃燒溫度降低，燃燒速率下降;另一方面，CO2氣化同時(shí)也在加速煤焦的消耗［10，11］。實(shí)際上CO2對(duì)煤焦整體反應(yīng)速率(燃燒+氣化)的影響是以上兩者共同競(jìng)爭(zhēng)作用的結(jié)果。如圖2所示，在溫度高于900℃時(shí)，煤焦在O2/CO2中的整體反應(yīng)速率逐步增加，出現(xiàn)第二個(gè)失重峰，這說(shuō)明CO2氣化反應(yīng)發(fā)生后煤焦消耗速率的增加要高于因?yàn)闅饣瘜?dǎo)致顆粒溫度降低而引起的燃燒速率下降。圖3大同煤焦在N2、CO2和H2O氣氛下的DTG曲線Figure3DTGcurveso
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]水蒸氣對(duì)煤焦恒溫下燃燒特性的影響[J]. 王春波,李超,雷鳴. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2013(32)
[2]大同煙煤增壓富氧燃燒的熱重實(shí)驗(yàn)研究[J]. 雷鳴,王春波,閻維平,王松嶺. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2012(05)
[3]富氧條件下煤燃燒特性的熱重分析實(shí)驗(yàn)研究[J]. 劉國(guó)偉,董芃,韓亞芬,別如山. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(01)
[4]低氧濃度下煤燃燒特性的熱重實(shí)驗(yàn)研究[J]. 王長(zhǎng)安,劉銀河,車得福. 工程熱物理學(xué)報(bào). 2010(10)
碩士論文
[1]富氧條件下煤燃燒特性的熱重法實(shí)驗(yàn)研究[D]. 韓亞芬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
本文編號(hào)：3507810
【文章來(lái)源】：燃料化學(xué)學(xué)報(bào). 2015,43(12)北大核心EICSCD
【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)
【部分圖文】：
大同煙煤在5%氧氣濃度下的DTG曲線
順序逐漸減小，而峰值對(duì)應(yīng)溫度則依次升高。CO2具有明顯高于N2的定壓比熱，而且氧氣在CO2中的擴(kuò)散速率也要低于N2中的擴(kuò)散速率，因此，煤粉在O2/CO2中的燃燒反應(yīng)推遲，燃燒速率也要低于O2/N2［7］。與CO2相比，H2O較高的定壓比熱使得燃燒反應(yīng)進(jìn)一步滯后［8］。此外，H2O的熱擴(kuò)散系數(shù)較大，導(dǎo)致?lián)]發(fā)分燃燒生成的熱量很快散失。同時(shí)H2O的發(fā)射率也較高，強(qiáng)化了輻射換熱，進(jìn)一步降低了煤粉顆粒的溫度，故煤粉在O2/H2O/CO2中的燃燒速率有所降低［9］。圖2為大同煙煤在2%氧氣濃度下的DTG曲線。圖2大同煙煤在2%氧氣濃度下的DTG曲線Figure2DTGcurvesofDatongbituminouscoalat2%oxygenconcentration1421第12期雷鳴等:O2/CO2氣氛下CO2和H2O氣化反應(yīng)對(duì)煤及煤焦燃燒特性的影響
由圖2可知，氧氣濃度降低后，三種氣氛下煤粉燃燒的DTG曲線均向高溫區(qū)移動(dòng)，燃燒過(guò)程延遲，燃盡溫度升高，但不同氣氛下的燃燒過(guò)程存在顯著差異。在O2/N2中與5%氧氣濃度下相比，DTG曲線上仍有一個(gè)比較明顯的失重峰，但變得比較平緩，說(shuō)明氧氣含量減少后煤粉的燃燒速率有所降低。在O2/CO2中，受CO2高比熱等因素的影響，煤粉的燃燒速率較O2/N2中有所降低，DTG曲線上的失重峰也由一個(gè)變?yōu)閮蓚�(gè)。第一峰是煤中主要可燃物的燃燒失重峰;而第二峰則可能緣于CO2與焦炭氣化反應(yīng)的作用。圖3為大同煤焦在N2、CO2和H2O中反應(yīng)時(shí)的DTG曲線。由圖3可知，CO2和H2O氣化反應(yīng)分別在約900℃和800℃時(shí)開(kāi)始。因此，在高溫下研究富氧氣氛中煤的燃燒特性時(shí)，需同時(shí)考慮燃燒和氣化反應(yīng)。如前所述，煤粉燃燒實(shí)驗(yàn)采用的是程序升溫法，當(dāng)溫度升高到約300℃時(shí)，煤中的揮發(fā)分析出燃燒并引燃部分焦炭，導(dǎo)致O2/CO2中DTG曲線上出現(xiàn)第一個(gè)失重峰。溫度繼續(xù)升高，由于O2/CO2中燃燒速率較慢，煤焦直到900℃還未燃盡，此時(shí)CO2氣化反應(yīng)開(kāi)始作用。CO2氣化產(chǎn)生的影響主要有以下兩方面，一方面CO2氣化屬于強(qiáng)吸熱反應(yīng)，氣化可導(dǎo)致煤焦燃燒溫度降低，燃燒速率下降;另一方面，CO2氣化同時(shí)也在加速煤焦的消耗［10，11］。實(shí)際上CO2對(duì)煤焦整體反應(yīng)速率(燃燒+氣化)的影響是以上兩者共同競(jìng)爭(zhēng)作用的結(jié)果。如圖2所示，在溫度高于900℃時(shí)，煤焦在O2/CO2中的整體反應(yīng)速率逐步增加，出現(xiàn)第二個(gè)失重峰，這說(shuō)明CO2氣化反應(yīng)發(fā)生后煤焦消耗速率的增加要高于因?yàn)闅饣瘜?dǎo)致顆粒溫度降低而引起的燃燒速率下降。圖3大同煤焦在N2、CO2和H2O氣氛下的DTG曲線Figure3DTGcurveso
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]水蒸氣對(duì)煤焦恒溫下燃燒特性的影響[J]. 王春波,李超,雷鳴. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2013(32)
[2]大同煙煤增壓富氧燃燒的熱重實(shí)驗(yàn)研究[J]. 雷鳴,王春波,閻維平,王松嶺. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2012(05)
[3]富氧條件下煤燃燒特性的熱重分析實(shí)驗(yàn)研究[J]. 劉國(guó)偉,董芃,韓亞芬,別如山. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(01)
[4]低氧濃度下煤燃燒特性的熱重實(shí)驗(yàn)研究[J]. 王長(zhǎng)安,劉銀河,車得福. 工程熱物理學(xué)報(bào). 2010(10)
碩士論文
[1]富氧條件下煤燃燒特性的熱重法實(shí)驗(yàn)研究[D]. 韓亞芬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
本文編號(hào)：3507810
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