CO2/O2气氛下煤粉富氧燃烧特性基础研究

摘要

随着全球对二氧化碳减排的日益关注，对于我国近阶段仍以煤为主的能源消费结构的国家而言，发展和推动燃煤行业的碳减排技术尤为重要。富氧燃烧技术是一项既能降低二氧化碳减排成本，又能提高能源利用效率的煤清洁利用技术，如何将富氧燃烧技术与煤炭利用有效结合起来，已经成为近阶段煤炭研究领域的研究热点和难点问题。而对煤粉富氧燃烧的基础性研究，则可以为其大规模工业应用提供必要的理论支持和技术分析。
　　 本文选取了几个不同煤种，分别在定炭炉和热天平上进行了CO2/O2气氛下的富氧燃烧特性研究。
　　 在定炭炉中，当氧气浓度从21％升高到100％，新安矿原煤的着火时间和燃尽时间分别从270s和665s，缩短为94s和166s，最高燃烧温度也从681℃提高到1240℃；但是氧气浓度超过60％后，提高氧气浓度对缩短着火时间和燃尽时间的效果趋于不明显；在21％氧气浓度下，与普通空气助燃相比，二氧化碳气氛明显延迟了煤粉的着火；但在高氧浓度下，二氧化碳可以加快煤粉颗粒的燃烧速度。
　　 在热天平实验中，当氧气浓度从21％升高到100％，宁鲁原煤的着火温度和燃尽温度分别从780K和965K下降到723K和760K；但当超过某个氧气浓度后，着火温度和燃尽温度下降趋势变缓；在实验过程中提高加热速率可以降低着火温度和燃尽温度，但着火温度和燃尽温度存在极值；在热天平实验中还发现较低氧气浓度下，与氮气相比，二氧化碳反而有利于煤粉的着火燃烧，可以促进煤粉的燃烧。
　　 热天平实验发现，CO2/O2气氛下，提高氧气浓度，煤粉着火模式从非均相着火向均相着火转变；而N2对富氧气氛下煤粉的着火模式几乎没有影响。富氧气氛下，提高加热速率，煤粉偏向于非均相着火模式；小颗粒煤粉偏向于非均相着火模式，大颗粒煤粉偏向于联合着火模式；挥发份含量高，煤粉偏向于均相着火模式，挥发份含量低，煤粉偏向于非均相着火模式。

目录

文摘

英文文摘

致谢

第一章 绪论

1 研究背景

1.1 世界能源结构

1.2 中国能源结构

2 气候危机及温室效应

2.1 气候危机

2.2 二氧化碳温室效应

3 二氧化碳减排

第二章 富氧燃烧技术及应用

1 富氧燃烧发展概况

1.1 富氧燃烧技术国外发展概况

1.2 富氧燃烧技术国内发展概况

2 富氧燃烧技术理论基础

2.1 提高火焰温度和黑度

2.2 加快燃烧速度，促进燃烧完全

2.3 降低燃料的燃点温度和减少燃尽时间

2.4 降低过量空气系数，减少燃烧后的烟气量

3 富氧燃烧技术应用

3.1 富氧燃烧在循环流化床上的应用

3.2 富氧燃烧在燃煤锅炉上的应用

3.3 富氧燃烧在玻璃炉窑上的应用

3.4 富氧燃烧在发动机上的应用

第三章 本文富氧燃烧实验介绍

1 富氧燃烧定炭炉实验介绍

1.1 定炭炉实验系统介绍

1.2 定炭炉实验流程介绍

1.3 定炭炉实验工况设计

2 热天平实验介绍

2.1 热天平实验系统介绍

2.2 热天平实验流程介绍

2.3 热天平实验工况设计

第四章 富氧燃烧定炭炉实验

1.氧气浓度对煤粉颗粒着火燃烧特性的影响

1.1 氧气浓度对着火时间的影响

1.2 氧气浓度对燃尽时间的影响

1.3 氧气浓度对最高燃烧温度的影响

1.4 氧气浓度对升温速率的影响

2.CO2和N2对富氧燃烧的不同影响

3.定炭炉炉温对富氧燃烧的影响

4.反应气流速度对煤粉颗粒富氧燃烧特性的影响

5.定炭炉实验误差分析

6.本章小结

第五章 热天平富氧燃烧实验

1.氧气浓度对煤粉富氧燃烧特性的影响

2.加热速率对煤粉富氧燃烧特性的影响

3.反应气氛对煤粉富氧燃烧特性的影响

4.煤粉粒径对煤粉富氧燃烧特性的影响

5.不同煤种的富氧燃烧特性

6.本章小结

第六章 着火机理探索及着火模式判断

1.着火模式判据

2.氧气浓度对着火机理的影响

3.加热速率对着火机理的影响

4.反应气氛对着火机理的影响

5.煤粉粒径对着火机理的影响

6.不同煤种的着火机理

7.本章小结

第七章 全文总结和展望

7.1 全文总结

7.2 展望

参考文献

作者简介

教育背景

攻读硕士期间发表论文

参加的科研项目

硕士期间所获奖项