【摘要】：煤矸石作為我國產(chǎn)量最大的固體廢棄物之一,其綜合利用率低,大量堆積的煤矸石不僅造成了土地資源的浪費,還會污染土壤、地下水和地表水。煤矸石山自燃所排放的大量有毒氣體,同樣對環(huán)境造成了極大的破壞。通過燃燒的方式利用煤矸石,不僅可以大規(guī)模消耗煤矸石,還可以生產(chǎn)發(fā)電和供熱供暖,提高煤矸石的綜合利用效率。本文以煤矸石和生物質(zhì)木屑為研究對象,利用金屬成型模具,將純煤矸石、煤矸石摻混10%和20%木屑的三種粉末樣品壓制成固體顆粒成型燃料。在管式加熱爐中,分別設(shè)定CO2/O2氛圍下不同的氣流溫度、氣流流速和氧氣濃度,研究純煤矸石顆粒燃料的著火模式、著火延遲和內(nèi)部著火溫度等著火特性,以及揮發(fā)分的燃燼時間和燃燒過程等燃燒特性:改變背景氣體氛圍為空氣氛圍,保證氣流溫度和流速不變,進行煤矸石及煤矸石摻混兩種不同比例木屑的混合顆粒的燃燒實驗,結(jié)合熱重分析研究煤矸石及其摻混木屑后的特征溫度、失重速率和活化能等參數(shù)的變化規(guī)律。實驗結(jié)果表明:CO2/O2氛圍下的煤矸石顆粒燃料有三種不同的著火模式,分別為揮發(fā)分的均相著火、焦或者碳的非均相著火以及均相非均相同時著火模式。顆粒的著火延遲和內(nèi)部著火溫度變化規(guī)律相似,皆隨氣流溫度的升高,氣流流速的增加和氧氣濃度的增大而減小。當煤矸石摻混木屑后,混合樣品在熱重燃燒時的著火溫度和燃燼溫度都顯著減小,對應的綜合燃燒性能指數(shù)呈指數(shù)增大,平均活化能減小,證明了木屑的添加對煤矸石燃料燃燒有促進作用;相比純煤矸石顆粒,煤矸石混合木屑的成型燃料在立式加熱爐中的著火延遲和著火溫度同樣顯著減少。純煤矸石顆粒的揮發(fā)分燃燒火焰只存在顆粒的上部,添加木屑后,顆揮發(fā)分火焰能夠完全包裹顆粒,甚至在高溫高氣流速度下,出現(xiàn)火焰噴射的火舌現(xiàn)象。
【圖文】：

而得到顆粒的著火模式［４４］。當顆粒煤矸石燃料是揮發(fā)分先著火時，這種著火模式逡逑即為均相著火，而當焦或碳率先著火，則是非均相著火。實驗出現(xiàn)了三種不同的逡逑著火模式，圖２．２（ａ）中只有顆粒底部出現(xiàn)了表面陰燃，陰燃部分逐漸變紅且亮度逡逑增加，在此之前并沒有觀察到任何火焰，顆粒其他部位也沒有明顯的變化，這種逡逑著火模式為典型的非均相著火，這種著火類型一般發(fā)生在實驗燃燒條件不劇烈或逡逑者十分劇烈時，其中前者主要是焦的著火，后者為碳的著火。圖２．２（ｂ）中，能觀逡逑察到著火時有明顯的火焰，這種著火現(xiàn)象與非均相著火相比差異巨大，整個顆粒逡逑燃料像蠟燭一樣，火焰聚集在顆粒燃料的上部，這種著火現(xiàn)象被分類為均相著火。逡逑在圖２．２（ｃ）中，能夠同時觀察到顆粒表面陰燃和揮發(fā)分著火，其中陰燃發(fā)生在顆逡逑粒的下表面，而揮發(fā)分著火發(fā)生在顆粒的上表面，這種均相和非均相著火同時發(fā)逡逑生的著火模式作為第三種著火模式

逑相著火。逡逑圖２．５給出了氣流溫度一定時，煤矸石顆粒著火模式隨氧氣濃度和氣流流速逡逑變化而變化的分布圖。當氣流溫度為９２３邋Ｋ時，煤矸石顆粒的著火模式分布規(guī)律逡逑與圖２．４中氣流流速為５邋Ｌ／ｍｉｎ時的著火機理分布規(guī)律相似，，其中左下區(qū)域和右逡逑上區(qū)域的著火模式為非均相著火，中間區(qū)域的著火模式為均相著火，臨界線上的逡逑著火模式則是均相非均相同時著火。當溫度升高到１０２３邋Ｋ和１１２３邋Ｋ時，與９２３逡逑Ｋ溫度相比可以發(fā)現(xiàn)，左下方低氣流流速和低氧濃度區(qū)域中的焦的非均相著火模逡逑式完全消失，且當氧氣濃度低于５０％時，煤矸石顆粒的著火主要是揮發(fā)分的均相逡逑著火，氧氣濃度高于５０％后，著火模式則變?yōu)樘嫉姆蔷嘀�，當氣流流速為５逡逑Ｌ／ｍｉｎ時
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TK6;TD849.5

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本文編號：2622802