在煤炭的開(kāi)采和洗選過(guò)程中,產(chǎn)生大量的煤矸石、煤泥等低熱值固體廢棄物,其大量推存對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重危害。在我國(guó)燃燒發(fā)電是煤矸石的主要利用途徑之一。富氧燃燒技術(shù)可以有效捕集CO₂,而且還可以減少燃燒過(guò)程中NO_X和SO₂的排放,是一種新型清潔的燃燒技術(shù),因此越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始關(guān)注富氧燃燒。本文通過(guò)熱重和管式爐試驗(yàn),對(duì)O₂/CO₂下煤矸石和煤泥的燃燒特性及污染物SO₂和NO_X的排放特性進(jìn)行研究。開(kāi)展的主要內(nèi)容和結(jié)論如下:（1）取朔州地區(qū)的煤矸石和煤泥作為研究對(duì)象,采用熱重分析儀對(duì)煤矸石和煤泥以及二者的混合樣品在O₂/CO₂氣氛下的燃燒特性進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)爐溫、煤泥比例、升溫速率以及氧濃度等因素的研究發(fā)現(xiàn):在O₂/CO₂氣氛和傳統(tǒng)的空氣氣氛下煤矸石中混入煤泥可以改善煤矸石的燃燒性能;O₂/CO₂氣氛下隨著升溫速率的逐... 

【文章來(lái)源】：山西大學(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：66 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

空氣氣氛下不同煤種單獨(dú)燃燒時(shí)TG-DTG曲線

圖 3.1 為煤矸石和煤泥以及貧煤在空氣氣氛下單獨(dú)燃燒時(shí)的 TG-DTG 曲線。從圖中可以看出，煤矸石和煤泥的燃燒溫度范圍均在 350-650℃，在該溫度范圍內(nèi) TG曲線上有明顯的失重。煤矸石的失重率為 27.22%，煤泥的失重率為 72.23%，貧煤灰分介于煤矸石和煤泥之間（見(jiàn)表 2.1），失重率為 58.89%。三種煤在 300-650℃出現(xiàn)一個(gè)明顯的失重峰，這是由于其中揮發(fā)分的含量比較低（見(jiàn)表 2.1），揮發(fā)分的析出階段不明顯，隨后是固定碳的燃燒，所以其燃燒曲線只出現(xiàn)一個(gè)峰。此階段主要為煤中揮發(fā)分和固定碳的燃燒使得煤變成半焦；第三階段（650℃以后），TG、DTG 曲線趨于平直，此階段半焦縮聚成焦炭，最后完全燃燒[72,86]，從 DTG 曲線上進(jìn)一步證明了 350-450℃以及 450-650℃分別是揮發(fā)份和固定碳的燃燒。煤矸石、煤泥以及貧煤的著火溫度分別為 455.8℃、421.56℃和 492.31℃，燃盡溫度分別為 565.34℃、555.46℃和 586.34℃，說(shuō)明貧煤與煤矸石和煤泥相比，其著火和燃盡性能比較差[56]。3.1.2 O2/CO2氣氛下煤矸石和煤泥單獨(dú)燃燒特性圖 3.2 為煤矸石和煤泥以及貧煤在 O2/CO2氣氛下單獨(dú)燃燒時(shí)的 TG-DTG 曲線。

O2/CO2氣氛下最大失重速率較低，而且最大失重速率所對(duì)應(yīng)的溫度明顯升高，表明空氣氣氛下的燃燒性能要優(yōu)于 O2/CO2氣氛下的燃燒性能。這是由于 O2在CO2中的擴(kuò)散率是 N2的 0.8 倍，CO2中的低擴(kuò)散率會(huì)影響 O2向顆粒表面的轉(zhuǎn)移，較低的 O2擴(kuò)散會(huì)影響析出揮發(fā)分的燃燒[35,56]。由以上分析可知，貧煤的著火溫度最高，而著火溫度與煤中的揮發(fā)分含量有關(guān)，由表 2.1 可知貧煤中的揮發(fā)分含量相對(duì)比較低；貧煤的失重率大于煤矸石的失重率而小于煤泥的失重率，這是由于貧煤的灰分含量介于二者之間（見(jiàn)表 2.1）。3.2 O2/CO2氣氛下煤矸石和煤泥混合燃燒特性3.2.1 O2/CO2氣氛下煤泥配比對(duì)混合燃燒特性的影響本實(shí)驗(yàn)的條件：實(shí)驗(yàn)樣品質(zhì)量為 10±0.1mg，煤泥的混合比例分別為 20%，40%，60%，80%。保護(hù)氣體為高純氬氣（99.9999%），壓力為 1150mbar，反應(yīng)氣氛為 O2/CO2的混合氣體（氧氣濃度為 21%），總流量為 100ml/min，升溫速率為 10℃/min，起始溫度為 25℃，終止溫度為 1000℃。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]O2/CO2氣氛下煤粉燃燒NO排放特性[J]. 何先輝,顧明言,李紅,齊永鋒,楚化強(qiáng).  燃燒科學(xué)與技術(shù). 2017(06)
[2]貧煤O2/CO2氣氛下燃燒時(shí)內(nèi)在礦物質(zhì)對(duì)SO2和NOx排放特性的影響[J]. 李文秀,王寶鳳,任杰,張鍇,楊鳳玲,程芳琴.  燃料化學(xué)學(xué)報(bào). 2017(10)
[3]O2/CO2氣氛下煤粉燃燒SO2排放特性[J]. 劉雄偉,馬文靜,原輝,陳啟召,劉彥豐.  廣東電力. 2017(05)
[4]O2/CO2和O2/N2氣氛下煤粉燃燒的著火性能和NOx排放特性[J]. 馮艷,曹文健,楚化強(qiáng),顧明言.  安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(01)
[5]煤熱解過(guò)程中硫的釋放與轉(zhuǎn)化研究[J]. 汪波,郝曉路,李永華.  電力科學(xué)與工程. 2016(10)
[6]煤泥氧化制備腐植酸及抽提工藝研究[J]. 陳友良,王水利,杜美利,高利兵,楊水蘭.  煤炭技術(shù). 2016(09)
[7]600MW電站鍋爐SCR脫硝系統(tǒng)全負(fù)荷投運(yùn)改造方案研究與工程實(shí)踐[J]. 李德波,曾庭華,廖永進(jìn),余岳溪,李方勇.  廣東電力. 2016(06)
[8]高溫弱還原氣氛下煤灰中礦物質(zhì)的定量研究[J]. 馬志斌,白進(jìn),李文,程芳琴.  燃料化學(xué)學(xué)報(bào). 2016(06)
[9]富氧氣氛下生物質(zhì)/煤恒溫混燃SO2釋放實(shí)驗(yàn)[J]. 馮濤,王龍飛,王利偉,蘭勇,解雪濤.  熱力發(fā)電. 2016(03)
[10]流化床空氣和富氧燃燒氣氛下SO2的釋放和脫除特性比較研究（英文）[J]. 鄭志敏,王輝,楊利,魏星,郭永軍,郭帥,吳少華.  Journal of Southeast University（English Edition）. 2015(02)

博士論文
[1]煤矸石燃燒特性及影響機(jī)制研究[D]. 張圓圓.山西大學(xué) 2016
[2]褐煤熱解分級(jí)轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)工藝的關(guān)鍵問(wèn)題研究[D]. 郭志航.浙江大學(xué) 2015
[3]無(wú)煙煤粉預(yù)熱及其燃燒和污染物生成特性實(shí)驗(yàn)研究[D]. 歐陽(yáng)子區(qū).中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2014
[4]油頁(yè)巖及半焦混合燃燒特性理論與試驗(yàn)研究[D]. 孫佰仲.華北電力大學(xué)（北京） 2009
[5]O2/CO2氣氛下鈣基脫硫劑脫硫機(jī)理研究[D]. 陳傳敏.東南大學(xué) 2005
[6]O2/CO2煤粉燃燒脫硫及NO生成特性實(shí)驗(yàn)和理論研究[D]. 劉彥.浙江大學(xué) 2004

碩士論文
[1]微波熱解條件下準(zhǔn)東煤煤焦結(jié)構(gòu)變化過(guò)程及其反應(yīng)性研究[D]. 方來(lái)熙.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[2]淮北礦區(qū)煤矸石高效復(fù)配技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用研究[D]. 戴榮家.安徽建筑大學(xué) 2014
[3]煤泥、粉煤灰、煤矸石制備陶粒及應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D]. 楊稔.昆明理工大學(xué) 2012
[4]O2/CO2氣氛下生物質(zhì)混煤燃燒特性及污染物排放特性研究[D]. 謝敬思.山東大學(xué) 2012
[5]300MW燃煤矸石循環(huán)流化床鍋爐研究[D]. 胡瑞金.上海交通大學(xué) 2011
[6]動(dòng)力用煤混燒生物質(zhì)燃燒特性及污染物排放特性研究[D]. 王憲紅.山東大學(xué) 2010
[7]煤粉在O2/CO2氣氛下燃燒煙氣換熱特性研究[D]. 薛憲闊.華北電力大學(xué)（河北） 2009
[8]O2/CO2氣氛下的燃燒熱聲不穩(wěn)定試驗(yàn)研究[D]. 陳君榜.浙江大學(xué) 2008



本文編號(hào)：2986363