富氧條件下典型煤焦燃燒特性及燃燒動(dòng)力學(xué)的研究.pdf

1、富氧燃燒技術(shù)是一種極具前景的燃燒技術(shù)，其在 CO2、NOx、SO2、Hg等痕量元素脫除方面具有較大優(yōu)勢，已引起世界各國學(xué)者的廣泛關(guān)注。煤粉燃燒的主要過程是煤焦的燃燒，研究富氧條件下煤焦燃燒特性對指導(dǎo)富氧燃燒技術(shù)的應(yīng)用以及關(guān)鍵設(shè)備的開發(fā)具有很大意義。
　　目前用于研究燃燒特性的煤焦通常在惰性氣氛下制取，其煤焦生成過程嚴(yán)重偏離了真實(shí)富氧燃燒條件下煤焦生成的實(shí)際過程。針對現(xiàn)有的研究，提出了一種制取接近真實(shí)富氧燃燒條件生成煤焦的方法，大量

2、制取4個(gè)典型煤種的煤焦，研究了4種煤焦的燃燒特性，并求算了煤焦燃燒的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，為未來富氧燃燒技術(shù)的應(yīng)用提供大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　以4種中國典型動(dòng)力用煤為研究對象，在高溫夾帶流反應(yīng)模擬器中制取接近真實(shí)富氧燃燒條件生成的煤焦。采用數(shù)值模擬的方式對煤焦生成過程進(jìn)行了詳細(xì)描述，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證認(rèn)為數(shù)值模擬具有較高的準(zhǔn)確性。以灰示蹤為基礎(chǔ)，認(rèn)為在本文的制焦條件下，揮發(fā)分析出80％以上，且固定碳損失率較小，即為合適的代表接近真實(shí)條件下生成的煤焦。

3、這種煤焦孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，紅外光譜顯示：由于制焦氣氛中富含水蒸氣，煤焦表面的羥基在分布形式和數(shù)量上均明顯高于原煤；C=O/Car的增加與常規(guī)的惰性環(huán)境制焦呈現(xiàn)出了相反的趨勢，認(rèn)為是高溫條件下高濃度的CO2造成的影響。
　　燃燒特性部分，利用高溫沉降爐分別研究了4種煤焦在溫度為1073~1473℃、O2/CO2=21/79~50/50和空氣條件不同工況下燃盡率隨不同停留時(shí)間的變化規(guī)律。形成了覆蓋4種典型動(dòng)力用煤富氧條件下燃盡特性的數(shù)據(jù)庫

4、。隨著煤階的增加，要達(dá)到與空氣燃燒相似的燃盡率所需的氧濃度越高，考慮到鍋爐尾部CO2濃度，對于晉城無煙煤本文推薦的煤粉鍋爐富氧燃燒技術(shù)下最佳氧氣濃度為30%，其余低階煤種則不需提高至30%；高階煤的燃盡特性對溫度和氧濃度的敏感度較高。
　　利用改進(jìn)的縮核反應(yīng)模型求算了煤焦燃燒的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。分析了準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)假設(shè)的合理性，求算的動(dòng)力學(xué)參數(shù)中，晉城煤焦的活化能和指前因子均高于其他三個(gè)煤種，不同煤焦的燃燒反應(yīng)活化能和指前因子存在一定的正相關(guān)性