【摘要】：MILD富氧燃燒技術(shù)能夠改善爐內(nèi)溫度分布均勻性,增強(qiáng)爐內(nèi)輻射傳熱量,降低氮氧化物排放量,提高煙氣中的CO_2濃度使其易于捕集和封存,同時(shí)具有高效燃燒與超低污染物排放的巨大優(yōu)勢(shì)和潛力。MILD燃燒在工業(yè)應(yīng)用中主要依靠高速射流卷吸高溫?zé)煔鈱?shí)現(xiàn),其本質(zhì)為提高燃料和氧化劑的預(yù)熱溫度、降低反應(yīng)區(qū)內(nèi)的氧氣濃度,為燃料燃燒提供高溫低氧濃度的熱力環(huán)境。本文主要采用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究O_2/N_2氣氛和O_2/CO_2氣氛下反應(yīng)溫度和氧氣濃度對(duì)煤粉顆粒著火和燃燒特性的影響,為MILD富氧煤粉燃燒技術(shù)的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。首先設(shè)計(jì)并搭建了平面擴(kuò)散火焰煤粉燃燒實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),通過(guò)設(shè)計(jì)不同氣體流量和當(dāng)量比,使平面擴(kuò)散火焰燃燒器中氣體燃燒后能夠產(chǎn)生不同溫度和氧氣濃度的O_2/N_2氣氛和O_2/CO_2氣氛熱氛圍,并采用熱電偶和煙氣分析儀測(cè)量平面擴(kuò)散火焰燃燒實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供熱氛圍不同徑向位置和軸向位置處的溫度和氧氣濃度,設(shè)計(jì)的平面擴(kuò)散火焰燃燒器能夠?yàn)橹行拿悍垲w粒的燃燒提供一維穩(wěn)定的熱氛圍。然后采用光纖光譜儀測(cè)量了煤粉顆粒在不同熱氛圍中燃燒火焰的輻射光譜,根據(jù)普朗克輻射定律和比色法得到煤粉燃燒的顆粒溫度和發(fā)射率,研究了煤粉顆粒在不同熱氛圍溫度和氧氣濃度下著火距離、顆粒溫度等的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明提高熱氛圍的溫度能夠顯著地縮短煤粉顆粒的著火距離,顆粒燃燒的火焰亮度增加,顆粒表面溫度增大;降低熱氛圍的氧氣濃度使煤粉顆粒的著火距離延長(zhǎng),燃燒火焰亮度降低,同時(shí)顆粒表面溫度降低;不同熱氛圍條件下O_2/CO_2氣氛中煤粉燃燒的著火距離比O_2/N_2氣氛中煤粉燃燒的著火距離長(zhǎng)0.07~0.49cm。熱氛圍溫度為1400 K、氧氣濃度為20%時(shí)在不同位置處O_2/CO_2氣氛下的顆粒溫度比O_2/N_2氣氛下的顆粒溫度低50~115 K,兩種氣氛下沿程顆粒溫度的平均差值為85K。最后對(duì)平面擴(kuò)散火焰煤粉燃燒實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中煤粉顆粒的燃燒進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)隨著熱氛圍溫度的升高煤粉氣流的溫升速率提高,使得揮發(fā)分析出的位置提前,反應(yīng)生成的一氧化碳體積分?jǐn)?shù)和溫度均有所增加。相同熱氛圍溫度下?lián)]發(fā)分析出燃燒的位置并不隨熱氛圍氧氣濃度的變化而改變,距燃燒器出口2 cm內(nèi)的溫度受熱氛圍氧氣濃度變化的影響較小,而2 cm之后顆粒溫度隨熱氛圍氧氣濃度降低而降低。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TK16

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2616690