煤粉加壓富氧燃燒特性及系統(tǒng)能耗分析.pdf

1、煤粉富氧燃燒在CO2分離和固定領域中具有明顯的優(yōu)勢，但由于空分系統(tǒng)和CO2凈化壓縮系統(tǒng)能耗巨大，造成系統(tǒng)的經(jīng)濟性較差，加壓富氧燃燒技術是在富氧燃燒技術的基礎上提出來的，基于加壓富氧燃燒技術的發(fā)電系統(tǒng)具有更高的發(fā)電效率，本文對0.1～5MPa條件下煤粉的燃燒特性和加壓富氧燃燒系統(tǒng)的能耗進行了分析。
　　本文構建了加壓富氧近零排放發(fā)電系統(tǒng)，空分制氧、煤粉燃燒、煙氣中CO2分離壓縮過程均在高壓下進行，利用高壓煙氣冷凝器回收鍋爐排煙中水蒸

2、氣的氣化潛熱，提高了發(fā)電系統(tǒng)效率;同時，用多級壓縮加中冷的方法液化回收煙氣中的CO2。
　　在加壓氣氛下，煤粉的燃燒特性與常壓氣氛下存在很大的差別。本文應用高壓TGA設備，研究了不同壓力(0.1MPa，1MPa，2MPa，3MPa，4MPa、5MPa等6種壓力條件)、不同氧氣和二氧化碳比例(21％O2/79％CO2、30％O2/70％CO2、40％O2/60％CO2等3種體積比)、不同煤種（煙煤、褐煤）條件下煤粉的燃燒和燃盡特性，

3、獲得了燃燒動力學參數(shù)。結果顯示:相對于常壓富氧氣氛，加壓富氧氣氛下煤粉的著火溫度更低，綜合燃燒性能更好;在相同O2/CO2比例條件下，隨著壓力的逐漸增大，煤粉的著火溫度先逐漸降低再逐漸增大，3MPa時著火點最低，綜合燃燒性能最好;在同一壓力條件下，隨著氧氣濃度的提高，煤粉的失重提前，氧氣濃度越高，反應越劇烈;煙煤和褐煤TG曲線和DTG曲線隨壓力變化的規(guī)律是一致的，但由于兩個煤種揮發(fā)分含量的差異，在相同壓力條件下，褐煤燃燒反應速度更快;指

4、數(shù)為1的隨機成核和隨后生長函數(shù)可以較好地表征加壓富氧條件下煤粉燃燒的動力學過程。
　　煤粉燃燒的煙氣成分在不同的壓力條件下存在一定的區(qū)別，本文利用搭建的加壓富氧固定床試驗臺分析了不同壓力條件下煤粉燃燒煙氣成分的變化情況。結果表明:在加壓富氧條件下，煤粉的著火時間均小于常壓氣氛，燃盡時間普遍高于常壓氣氛;對于褐煤和煙煤而言，煤粉燃燒的平均溫度均高于常壓氣氛，這說明提升壓力，可以提高煤粉的燃燒強度;不論煙煤還是褐煤，各個壓力條件下氧氣

5、濃度隨時間變化的規(guī)律是一致的，煙煤由于揮發(fā)分含量較低，初始階段不同壓力條件下O2濃度變化不明顯;適當提高反應壓力(＜2MPa)，煙氣中的CH4含量會提高，當壓力進一步提高，CH4的生成量會降低;煙氣中CO和CO2的生成規(guī)律正好相反，在低壓條件下，由于煙氣流速較快，不利于煤粉顆粒和氧氣混合燃燒，造成低壓條件下煙氣中CO的濃度較高，高壓條件下，由于煙氣流速較慢，有利于煤粉完全燃燒，CO2濃度較高，實驗條件下CO2的最高體積濃度接近90％。<

6、br>　　以某300MW燃煤鍋爐為研究對象，利用ASPEN PLUS軟件建立了加壓條件下煤粉富氧燃燒發(fā)電系統(tǒng)模型，研究了不同壓力條件下系統(tǒng)的能耗。隨著壓力的上升，空分制氧能耗逐漸增大，當壓力從0.1MPa到5MPa，制氧能耗從64.862MW上升到115.025MW，單位制氧能耗也從0.309kWh/m3上升到0.548kWh/m3;煙氣壓縮系統(tǒng)的能耗隨著壓力的升高而逐漸降低，0.1MPa時，煙氣壓縮系統(tǒng)能耗最大，為41.325MW;隨