循环流化床局部富氧燃烧特性实验研究

摘要

针对目前循环流化床富氧燃烧技术存在耗氧量大、运行成本高等不足，本文提出在返料器内组织富氧助燃的思路，并开展相关的实验研究，旨在探索一种适用于循环流化床锅炉经济效益好、工程应用价值高的富氧燃烧技术。选题具有重要的学术意义和应用价值。
　　为研究氧浓度对不同煤种燃烧行为的影响，本文选取了烟煤、无烟煤和煤矸石三种煤样。通过氮气和氧气混合配制了氧浓度分别为21％、25％、30％、35％和40％的助燃剂。
　　为探讨助燃剂氧浓度对燃料燃烧特性参数的影响，利用热天平测得了三种煤样在五个助燃剂作用下的失重数据，从中求得了着火温度、最大燃烧速率、燃烧特性指数、综合燃烧特性指数、活化能和指前因子等燃烧特性参数，并进行了讨论。结果表明:助燃剂氧浓度对三种煤样的以上燃烧特性参数均有影响，但程度不一。随助燃剂氧浓度升高，着火温度均降低，其中烟煤的降低最大，煤矸石的最小;最大燃烧速率及对应的峰值温度、燃尽特性指数、综合燃烧特性指数、活化能和指前因子均提高，提高最大的也是烟煤，最小的也是煤矸石。
　　为进一步评价助燃剂氧浓度对实际返料器中燃烧过程的影响，设计并搭建了0.3t/h循环流化床实验台。为得到实验中所需要的工况参数，首先通过冷态试验确定了布风板阻力、临界流化风速和返料风的风量。然后开展了一系列热态实验。在热态实验中通过保持三种煤样的给料量和3.5m/s流化风速为前提，测定了助燃剂氧浓度分别为21％、25％、30％和35％时炉膛温度、飞灰含碳量和烟气中NO、CO、SO2排放量等数据。结果表明:随着返料器氧浓度的增加，三种煤样炉膛内温度均提高，当氧浓度从空气气氛提高到35％，烟煤、无烟煤和煤矸石的密相区温度分别升高了60℃、52℃、69℃，稀相区温度分别升高了119℃、55℃、67℃;飞灰含碳量随着氧浓度的增加而减少，当氧浓度从空气气氛提高到35％时，烟煤、无烟煤和煤矸石的飞灰含碳量分别降低了30.93％、32.55％和29.57％;随着氧浓度的增加，烟煤、无烟煤和煤矸石的SO2排放量分别增加了95mg/m3、44mg/m3、263mg/m3，NO排放量分别增加了72mg/m3、76mg/m3、72mg/m3，CO排放量无明显规律。
　　研究表明:在本实验条件下，返料器中组织富氧燃烧有利于提高并改善炉膛内温度分布、有利于降低飞灰含碳量，但NO和SO2排放量增多，对CO排放影响无明显规律。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 循环流化床燃烧技术特点

1．3 富氧燃烧技术特点

1．4 循环流化床富氧燃烧技术研究现状

1．5 返料器局部富氧助燃方案的提出

1．6 本文研究的内容及意义

2 煤粉富氧燃烧特性分析

2．1 热重实验设备

2．2 实验煤种与实验方法

2．3 数据处理与分析方法

2．4 热重实验结果与分析

2．4．1 煤粉的燃烧过程

2．4．2 不同煤粉燃烧的热重曲线分析

2．4．3 不同氧浓度下煤粉燃烧的热重曲线分析

2．4．4 氧浓度对煤粉燃烧特性的影响

2．5 煤粉燃烧的动力学分析

2．5．1 动力学分析方法

2．5．2 动力学参数计算结果与分析

2．6 本章小结

3 循环流化床局部富氧燃烧实验系统

3．1 循环流化床实验系统

3．1．1 循环流化床本体系统

3．1．2 配气系统

3．1．3 给料系统

3．1．4 温度、压差在线测量系统

3．1．5 烟灰采集和烟气成分分析

3．1．6 烟气冷却净化系统

3．2 循环流化床实验系统调试

3．3 本章小结

4 循环流化床局部富氧燃烧试验

4．1 燃料特性

4．2 实验安排

4．3 循环流化床锅炉燃烧特性

4．3．1 流化风速对温度分布的影响

4．3．2 煤种对温度分布的影响

4．3．3 氧量对温度分布的影响

4．3．4 局部富氧燃烧的燃尽特性

4．4 气体污染物排放特性

4．4．1 CO的排放特性

4．4．2 SO2的排放特性

4．4．3 NO的排放特性

4．5 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢