發(fā)布時間：2020-05-18 15:41

【摘要】：半焦作為極具潛力的能源,在富氧氣氛中與煙煤摻混共燃,期望得到清潔高效利用。本文采用實驗與模擬相結(jié)合的研究手段,目的在于深刻了解半焦與煙煤在富氧情況下的共燃特性以及在電站鍋爐內(nèi)的燃燒狀況,為工程應(yīng)用提供指導(dǎo)。采用熱重分析研究了富氧氣氛下混煤的燃燒特性和動力學行為。當溫度低于750℃時,在N2和CO2氣氛中燃料的熱解特性完全相同。但是,當溫度高于750℃時,燃料的反應(yīng)特性在CO2氣氛中發(fā)生顯著變化。在高溫高CO2濃度的條件下,半焦比煙煤更容易氣化。在21%O2/79%CO2氣氛中每個樣品的點火溫度比空氣中的高約15℃。在相同氧濃度下用CO2代替N2時,半焦的燃盡行為顯著改善。增加氧濃度可以進一步改善點火和燃盡行為。半焦的差熱分析(DTG)曲線在空氣和21%02/79%CO2氣氛中表現(xiàn)出截然不同的行為,空氣中有兩個明顯的峰,而在21%02/79%CO2氣氛中,只有一個峰�；烀旱幕罨芡ㄟ^Starink法憑借四個升溫速率擬合獲得。然后,通過Malek法確定每個燃燒階段的最概然機理函數(shù)。結(jié)果表明,隨著轉(zhuǎn)化程度和煙煤比例的增加,活化能通常會降低�？諝庵械钠骄罨苈孕∮�21%02/79%CO2氣氛下的平均活化能。值得注意的是,混煤的活化能隨著氧濃度的增加而增加。隨著溫度的升高和反應(yīng)的進行,反應(yīng)機理也相應(yīng)發(fā)生變化。當轉(zhuǎn)換度達到0.55時,似乎最概然機理函數(shù)更容易發(fā)生變化。此外,利用Fluent進行了空氣和富氧氣氛下半焦與煙煤在四角切圓爐內(nèi)的共燃數(shù)值模擬。煤粉的燃燒模型采用了有限速率/渦耗散模型結(jié)合焦炭的多面反應(yīng)模型。采用了歐拉-拉格朗日耦合的方法對煤粉顆粒進行分析計算。煙煤在爐膛內(nèi)有良好的著火特性,溫度云圖分布均勻?qū)ΨQ,隨著氧氣濃度的增加,強風區(qū)域會出現(xiàn)切圓高溫區(qū)域。然而,半焦在爐膛內(nèi)無法獲得合理的溫度場。共燃物中半焦比例達到40%時,溫度場依然合理均勻,可滿足鍋爐功率要求。當半焦比例進一步增大至60%時,爐內(nèi)溫度明顯下降,燃燒特性惡化。通過不同氧氣濃度條件下燃燒場的分析,認為30%O2/70%CO2的氣氛對燃燒的影響與傳統(tǒng)空氣對燃燒的影響是相接近的。在30%O2/70%CO2的氣氛中,各個樣品的燃盡率相較于空氣氣氛,都有明顯改善�？諝鈿夥障聽t膛出口的NOx排放量與30%O2/70%CO2氣氛下的排放量極為接近。由于半焦揮發(fā)分低、灰分高,具有難著火、難燃盡的特點,不能作為煤粉鍋爐的單一燃料。由本研究的結(jié)果可知,在O2/CO2氣氛下,采用半焦與煙煤共燃的方法,可以改善半焦的燃燒特性,以達到煤粉鍋爐的燃燒標準。
【圖文】：

２．２．２實驗方案與系統(tǒng)簡介逡逑采用熱重分析儀（ＴＧＡ／ＨＣＴ－４，邋Ｂｅｉｊｉｎｇ邋ＨＥＮＶＥＮ）對樣品的燃燒特性進行實驗逡逑研究。溫度控制精度為±0．ｌ°Ｃ，微量天平靈敏度小于±０．１昭。系統(tǒng)原理圖如圖２－２逡逑所示。為了保證實驗數(shù)據(jù)的準確性，定期使用銦（Ｉｎ）和草酸鈣（ＣａＣ２０４）進行準確逡逑度檢查。對于樣品，在ｌｌ0°Ｃ下在烘箱中千燥約１２ｈ，邋８ｍｇ樣品在氧化鋁坩堝中均逡逑勻分布，并以１０、２０、３０和４０°Ｃ／ｍｉｎ的速率分別從２５°Ｃ加熱到１０００°Ｃ。直到?jīng)]逡逑有進一步的質(zhì)量變化被發(fā)現(xiàn)，實驗結(jié)束。將７９％／２１％比的氮氣和氧氣以１００ｍｌ／ｍｉｎ逡逑的恒流量供給，并改變高純二氧化碳和氧氣的混合比例，在相同的流量下進行不逡逑同的氧濃度燃燒實驗，以獲得邋２１％０２／７９％Ｃ０２，，邋３０％０２／７０％Ｃ0２邋和邋４０％０２／６０°／0Ｃ０２逡逑氣氛。每組實驗至少進行兩次，相對誤差小于５％的實驗數(shù)據(jù)被認為是可接受的。逡逑利用空坩堝進行了不同升溫速率的基線試驗

邐１６０邐２００逡逑粒徑0ｉｍ）逡逑圖２－１半焦和煙煤的粒徑分布圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－１．邋Ｐａｒｔｉｃｌｅ邋ｓｉｚｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ邋ｏｆ邋ｓｅｍｉ－ｃｏｋｅ邋ａｎｄ邋ｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓ邋ｃｏａｌ逡逑２．２．２實驗方案與系統(tǒng)簡介逡逑采用熱重分析儀（ＴＧＡ／ＨＣＴ－４，邋Ｂｅｉｊｉｎｇ邋ＨＥＮＶＥＮ）對樣品的燃燒特性進行實驗逡逑研究。溫度控制精度為±0．ｌ°Ｃ，微量天平靈敏度小于±０．１昭。系統(tǒng)原理圖如圖２－２逡逑所示。為了保證實驗數(shù)據(jù)的準確性，定期使用銦（Ｉｎ）和草酸鈣（ＣａＣ２０４）進行準確逡逑度檢查。對于樣品，在ｌｌ0°Ｃ下在烘箱中千燥約１２ｈ，邋８ｍｇ樣品在氧化鋁坩堝中均逡逑勻分布，并以１０、２０、３０和４０°Ｃ／ｍｉｎ的速率分別從２５°Ｃ加熱到１０００°Ｃ。直到?jīng)]逡逑有進一步的質(zhì)量變化被發(fā)現(xiàn)，實驗結(jié)束。將７９％／２１％比的氮氣和氧氣以１００ｍｌ／ｍｉｎ逡逑的恒流量供給，并改變高純二氧化碳和氧氣的混合比例，在相同的流量下進行不逡逑同的氧濃度燃燒實驗
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TK16

【參考文獻】

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本文編號：2669946