【摘要】：隨著世界經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,各國對一次能源的需求不斷增加,而一次能源的短缺問題逐漸給人類社會的發(fā)展和人們的日常生活帶來了壓力。尤其在我國,多煤少油的能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀決定了我國的大量石油消費依靠進口。在這樣嚴峻的形勢下,對新型能源的開發(fā)利用成為當下的熱門課題。油頁巖是一種含有機質(zhì)的沉積巖,含油量較高,在我國的資源儲備豐富。通過油頁巖干餾技術(shù)可以提取高熱值的油和氣,但干餾產(chǎn)生的副產(chǎn)品半焦由于熱值低缺乏利用,大量堆積對環(huán)境造成了嚴重的污染,同時也是對資源的浪費。將低熱值油頁巖半焦作為燃料使用,在解決了環(huán)境污染問題的同時,還可以將燃燒的熱量利用代替部分化石能源的消耗。鼓泡流化床燃燒是燃燒低熱值廢棄物的首選方式,它在運行成本、燃燒適應性、污染物排放等方面均有著明顯的優(yōu)勢。本文選用的油頁巖半焦時遼寧撫順某廠干餾后的產(chǎn)物,其產(chǎn)出的半焦自身熱值極低,目前尚未有文獻對該種油頁巖半焦純?nèi)歼M行過試驗研究。本文通過熱重分析和鼓泡流化床燃燒試驗對油頁巖半焦的燃燒特性以及燃燒穩(wěn)定性有了詳細的了解,拓寬了流化床燃燒方式所能適應的燃料熱值范圍,為該種油頁巖半焦在工業(yè)上的燃燒利用提供了理論和試驗依據(jù)。本文首先將破碎、篩分后的油頁巖半焦樣品進行了熱重分析,研究了升溫速率和篩分粒徑對半焦燃燒的影響。隨后在自行研制的小型流化床燃燒試驗裝置上進行了燃燒試驗,研究了其點火升溫和燃燒穩(wěn)定階段的燃燒特性,分析了密相區(qū)溫度、流化風溫及床層高度對半焦燃燒和污染物排放的影響,得出了能夠使油頁巖半焦在爐內(nèi)穩(wěn)定燃燒且污染物排放量較低的試驗工況。試驗結(jié)果表明:①熱重試驗中,升溫速率提高,著火溫度升高,最大失重速率加快;受熱滯后現(xiàn)象的影響,半焦顆粒的燃盡溫度升高;半焦粒徑減小,最大失重速率加快,不同粒徑半焦的燃盡溫度變化無明顯規(guī)律;固定碳與高溫型揮發(fā)分的燃燒時間相接近,在DTG曲線中只能觀察到一個失重峰。②通過各特征參數(shù)發(fā)現(xiàn),在顆粒粒徑較小、升溫速率較大的工況下,油頁巖半焦更容易燃燒,并且燃燒的穩(wěn)定性較好。③通過冷態(tài)流態(tài)化試驗,測定了冷態(tài)時床料的臨界流化風速約為0.4m/s。④對油頁巖半焦在流化床中的熱平衡過程進行比較分析,從理論和試驗上證明了半焦在鼓泡流化床中能夠穩(wěn)定燃燒。⑤燃燒過程中,提高爐內(nèi)密相區(qū)溫度可有效增大半焦顆粒的燃燼率、降低煙氣氧含量,受排渣量增大的影響,半焦顆粒在爐內(nèi)的平均停留時間減少;飛灰含碳量均隨密相區(qū)溫度升高下降,底渣含碳量保持在1%以下的極低水平。⑥受給料口與床層位置相對高度的影響,試驗中在靜止床層高度比為0.16時,煙氣含氧量與平均停留時間有較高值,該高度比下爐內(nèi)燃燒狀況最好。⑦隨流化風溫的升高,爐內(nèi)溫度降幅減緩,飛灰含碳量下降約2%,灰渣含碳量維持在0.9%左右。⑧在900℃密相區(qū)溫度的工況下,煙氣的飛灰濃度最低。煙氣中的SO2與NOx的排放濃度均隨密相區(qū)燃燒溫度的升高而增大。⑨對各工況下油頁巖半焦的燃燒特性及污染物排放進行穩(wěn)定性和經(jīng)濟性比較分析,確定了一個最佳燃燒工況:密相區(qū)溫度—900℃、流化風溫—400℃、靜止床層高度比—0.16。該工況可供工業(yè)中的鍋爐設計做參考。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TE662;TQ038

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