基于Semenov理论的煤/煤焦着火温度研究

摘要

火电在我国电力生产中占比仍然超过83％，其中将近90%源于燃煤发电，并且在未来很长一段时间内仍将持续。煤着火的研究对预防煤堆的自燃和改善煤粉炉的煤燃烧特性有着重大的意义。本文总结了煤着火的研究现状，阐述了煤的着火机理，分析了煤着火判据，并基于Semenov着火理论分别对煤和煤焦的着火温度进行了研究。
　　首先，对三种不同煤阶的煤样进行了TG-DSC实验，每种煤样实验的升温速率从2K/min升至50K/min。基于Semenov着火理论，对煤粉燃烧的DSC曲线进行分析，定义煤粉燃烧DSC曲线上的两个临界着火温度，分别为最小临界着火温度和最大临界着火温度，认为煤粉在最低临界着火温度开始着火，在最高临界着火温度着火完全完成。分别用DSC临界着火温度法和TG-DTG法对煤粉的着火温度进行求解，结果表明：TG-DTG法着火温度介于最低临界着火温度和最高临界着火温度之间；煤阶越高，煤的着火温度越高；升温速率越高，煤粉的着火温度越高，并且随着升温速率的升高，升温速率对着火温度的影响越来越小，并推测在一定的升温速率之后，煤粉的着火温度将是一个定值，此升温速率为煤粉着火的临界升温速率。
　　其次，本文对煤焦颗粒的升温进行了研究，并通过Semenov理论建立了煤焦的升温着火模型，对两种煤焦在不同的环境温度下的着火温度和着火延迟时间进行了模拟预测。在该模型中，热量考虑了煤焦的自身氧化热和煤焦颗粒表面的对流辐射热；比热考虑了煤焦颗粒的比热和燃烧所需要的空气的比热。并将模拟预测的着火温度同TG-DTG法进行对比，两者之间的误差小于3%。模拟预测结果显示，在模拟所用的环境温度范围内，煤焦颗粒的着火温度同环境温度的关系不大；着火时间与炉膛的环境温度有关，环境温度越高，时间越短。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外煤着火研究现状

1.3 本文的主要内容

2 煤/焦着火机理及判据

2.1 煤着火的定义及影响因素

2.2 煤的着火机理及动力学

2.3 煤的着火判据

2.4本章小结

3煤粉着火的TG-DSC实验研究

3.1 热重实验

3.3 TG-DTG法煤粉着火温度

3.3 DSC临界着火温度

3.4 两种方法的对比及分析

3.5 本章小结

4 煤焦颗粒的着火温度预测

4.1热重实验

4.2煤焦燃烧反应动力学参数

4.3煤焦的升温着火模型

4.4模拟预测计算

4.5 本章小结

5全文总结及展望

5.1全文总结

5.2研究展望

致谢

参考文献

附录 研究生期间参与的项目与成果