O2-H2O氣氛下原煤-脫灰煤燃燒特性的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、CO2排放成為大眾關(guān)注的問題，第三代富氧燃燒技術(shù)(Oxy-steam)和煤基燃料-氧-水蒸氣燃燒的近零排放發(fā)電系統(tǒng)（OCCSS）作為最新的CO2減排技術(shù)具有廣闊的前景，O2/H2O燃燒作為一種新型的燃燒方式所帶來的基礎(chǔ)問題需要進(jìn)行深入的研究。本文采用準(zhǔn)東煤作為研究對(duì)象，酸洗制備了灰分小于0.2％的超凈煤，并在高溫沉降爐上，研究了高溫、高氧、高水蒸氣濃度下原煤與脫灰煤的燃燒特性以及水蒸氣對(duì)燃燒過程中焦炭結(jié)構(gòu)的影響，分析了水蒸氣對(duì)燃燒動(dòng)力學(xué)

2、的影響機(jī)制。
　　本文對(duì)比了O2/H2O（21/79）與O2/N2（21/79）下原煤脫灰煤的燃燒特性。在1200℃條件下，原煤在O2/H2O的燃燒速率要高于O2/N2條件，而脫灰煤在O2/H2O的燃燒速率要低于O2/N2條件，主要是由于灰分的存在影響char-H2O與char-O2兩者的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。當(dāng)溫度在1400℃時(shí)，脫灰煤在O2/H2O的燃燒速率則明顯大于O2/N2條件，其原因包括O2在H2O中的擴(kuò)散能力更強(qiáng)，在高溫條件下，擴(kuò)

3、散成為主導(dǎo)因素，同時(shí)，高溫條件下，H2O氣化速率增大，其貢獻(xiàn)不可忽略。
　　對(duì)原煤與脫灰煤O2/H2O與O2/N2不同轉(zhuǎn)化率（X=0~80%）的煤焦表面碳氧鍵分布進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明在燃燒過程中，由于O2分子破壞表面碳層結(jié)構(gòu)，原煤的表面C-C比例不斷下降、C-O、C=O、O-C=O比例逐漸上升，而脫灰煤在O2/H2O、O2/N2氣氛下表面碳氧元素保持穩(wěn)定的比例，主要原因是灰分促進(jìn)了表面碳元素的消耗。對(duì)焦樣進(jìn)行Raman測(cè)試，結(jié)果表明

4、在燃燒過程中H2O促進(jìn)了不定形碳的消耗，原煤O2/H2O、O2/N2下石墨化程度逐漸增加；對(duì)脫灰煤，O2/N2條件下煤焦石墨結(jié)構(gòu)變化微弱，但在O2/H2O條件下，H2O促進(jìn)了脫灰煤的石墨化進(jìn)程。
　　基于本征動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算了O2/H2O和O2/N2條件下原煤與脫灰煤的燃燒動(dòng)力學(xué)，原煤在O2/H2O氣氛下本征反應(yīng)速率要明顯大于O2/N2中，但由于反應(yīng)性高受擴(kuò)散控制，O2/H2O下實(shí)際反應(yīng)速率相對(duì)于O2/N2增加幅度不大。在1200℃