氧浓度及温度变化影响煤粉燃烧特性的恒温热分析研究

摘要

煤炭是我国目前乃至将来较长一段时间内电力生产的主要一次能源。我国煤炭资源较为丰富，但是随着我国煤炭消耗量的大幅增长和煤炭生产、运输水平的制约，以及国际煤炭市场的变化，我国煤炭价格近年来呈现大幅上涨的趋势。燃料成本一般占燃煤电厂发电成本的70％以上，因此，降低发电煤耗、提高燃煤经济性，已成为燃煤电厂迫切需要关注的问题。同时，我国煤炭资源及煤炭市场复杂，动力煤炭的煤种供应不稳定，煤质变化较大，煤粉锅炉基本上很难燃用到设计煤种，甚至燃用煤种与设计煤种相差甚远，严重影响了锅炉的燃烧安全性和经济性。因此，对不同煤种燃烧特性进行试验研究，从而得出不同煤种及其混煤的燃尽特性，就显得非常必要。本文采用热分析方法，研究了几种单煤和混煤的燃烧特性，阐述了氧浓度和温度对煤粉燃烧的影响。 煤粉锅炉内为动态的悬浮燃烧，煤粉从燃烧器喷嘴喷出到离开炉膛，经历的氧浓度和温度变化十分复杂，而氧浓度和温度对煤粉燃烧特性又有至关重要的影响，所以本文针对煤粉在不同氧浓度和温度下的燃烧特性进行试验研究。考虑到从燃烧器喷出到开始着火的时间极短，而着火后煤粉即可达到很高的温度，并且因焦炭占据了煤的大部分重量和发热量，煤粉的燃烧时间均主要由焦炭决定。本文采用恒温热重分析方法，使煤焦在设定温度下进行燃烧。 本文对煤质特性差异较大的无烟煤和平朔5000烟煤进行了变氧浓度的恒温热重试验，根据试验结果得到了煤焦的燃烧时间，利用煤焦燃烧时间计算煤粉的平均燃烧速度，作为判定煤粉燃烧特性的依据。通过分析两种煤粉平均燃烧速度随氧浓度的变化规律，得到不同氧浓度气氛下煤粉燃烧特性的差异。同时，推导了单颗粒煤粉燃烧特性，与实际煤粉炉内煤粒燃烧更加贴近。在分析氧浓度对煤粉燃烧特性影响的基础上，本文对无烟煤、平朔5000烟煤和温家梁神木煤进行变温度和变氧浓度的恒温热重试验，主要研究了温度对煤粉燃烧特性的影响。通过分析煤焦平均燃烧速度随温度的变化规律，阐述了不同煤种燃烧特性受温度影响的差异。对比了不不同温度和氧浓度下煤焦和煤粉平均燃烧速度的差异，提出了固定碳的影响作用。 最后，本文研究了无烟煤和平朔5000烟煤按照1:1比例掺混后的燃烧特性。对混煤进行变温度和变氧浓度的恒温热重试验，分析了温度和氧浓度分别对混煤煤焦和煤粉平均燃烧速度的影响。并将混煤和单煤的燃烧速度进行对比，阐述了混煤和单煤之间燃烧特性的差异。为混煤燃烧的研究提供一定的参考依据。

目录

文摘

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致谢

第一章绪论

1.1世界能源及煤炭发展状况

1.2研究煤粉燃烧特性的意义

1.3研究煤粉燃烧特性的现状

1.4本文研究内容及其方法

第二章煤的燃烧特性和混煤燃烧概述

2.1引言

2.2煤的燃烧过程(碳及焦炭的燃烧)

2.3煤粉燃烧特性的判定指标

2.4煤粉燃烧特性的影响因素

2.5混煤燃烧研究现状

2.6本章小结

第三章氧浓度对煤粉燃烧特性的影响研究

3.1引言

3.2热重试验设备

3.3试验煤种和条件

3.4热重试验结果及分析

3.5单煤粉颗粒燃烧特性研究

3.6本章小结

第四章温度对煤粉燃烧特性的影响研究

4.1引言

4.2热重试验

4.3热重试验结果及分析

4.4煤焦和煤粉燃烧速度的对比分析

4.5温度变化影响煤粉燃烧速度的研究

4.6本章小结

第五章混煤燃烧特性的研究

5.1引言

5.2混煤的热重试验

5.3混煤热重试验结果及分析

5.4混煤和单煤的平均燃烧速度对比分析

5.5本章小结

第六章全文总结与展望

6.1全文总结

6.2氧浓度变化对煤粉燃烧速度的影响研究

6.3温度变化对煤粉燃烧特性的影响研究

6.4混煤燃烧特性的研究

6.5展望

参考文献

作者简历