煤粉浓度及氧浓度变化下煤粉燃尽特性的热分析研究

摘要

中国是目前世界上最大的煤炭生产国和消费国，也是世界上以煤为主要能源的大国，而且这种能源结构在今后相当长的时期内不会改变。我国现行煤炭资源的利用和转换有80％是通过燃烧而直接消耗并带来严重污染，因而如何提高煤的燃烧效率，研究煤粉的燃尽特性，找出影响燃尽效果的因素及改善煤燃尽性能的措施，对于燃用煤粉的燃烧设备来说，减少不完全燃烧损失，提高其燃烧效率将是十分有意义的。近年来，研究者通过不同的方法对煤粉的燃烧特性展开了大量的理论和试验研究，颇有成效，但是关于煤粉浓度及氧浓度变化下的煤粉燃烧特性的变化的研究很少。本文结合锅炉实际燃烧过程氧浓度、温度以及煤粉浓度变化等情况，运用德国Netzsch公司生产的NETZSCH STA449C型热天平模拟实际燃烧过程，对煤粉燃尽特性进行研究。 本文选择无烟煤、温家梁、平朔5000、印尼Lati以及印尼TMG1作为不同煤化程度的煤的代表，利用热天平对掺配不同比例Al<,2>O<,3>的煤粉进行试验，通过分析燃烧过程TG-DTG曲线的变化讨论煤粉浓度变化对煤粉燃烧特性的影响。用动力学分析了煤粉浓度变化对活化能带来的变化，从化学反应的本质解释煤粉浓度变化对煤粉燃烧特性的影响。 以热天平为试验平台，通过对无烟煤、平朔5000和阳泉三个煤种以恒温燃烧法进行氧浓度变化的热分析试验。研究氧浓度降低时，不同煤化程度煤种燃尽特性的变化，计算各煤种的单个煤粉颗粒在不同氧浓度下的燃烧速率，研究其变化规律。此外，根据锅炉实际燃烧过程中温度变化及氧浓度的变化情况，以无烟煤为主要研究对象，进行不同燃烧温度和不同样品质量工况下改变氧浓度的热重试验，分析温度、样品质量和氧浓度的变化对煤粉颗粒燃烧速率的影响规律，为进一步研究煤的实际燃烧过程提供基本的试验数据。

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第一章绪论

1.1动力用煤与火力发电

1.1.1世界煤炭资源状况

1.1.2煤炭在我国电力工业中的重要地位

1.2煤粉燃尽特性的研究现状

1.3煤粉燃尽特性的研究意义

1.3.1从能源状况看研究的意义

1.3.2从电厂用煤角度看研究的意义

1.3.3从研究发展看研究的意义

1.4本文研究的主要内容和方法

1.5本章小结

参考文献

第二章煤粉燃烧及燃尽特性概述

2.1概述

2.2煤粉燃烧过程

2.2.1煤粉燃烧过程中的化学反应

2.2.2碳的燃烧速率

2.3煤粉的燃尽特性

2.4煤粉燃尽特性与锅炉燃烧

2.5煤粉燃尽特性的影响因素

2.5.1挥发分的影响

2.5.2灰分的影响

2.5.3水分的影响

2.5.4比表面积和孔隙率的影响

2.6本章小结

参考文献

第三章煤粉燃尽特性研究方法及热分析动力学

3.1概述

3.2煤粉燃尽特性的研究方法

3.2.1示差热天平法

3.2.2沉降炉法

3.2.3锅炉实际燃烧试验法

3.2.4颗粒悬挂法

3.3煤的燃尽特性判别指标

3.4热分析动力学理论

3.4.1动力学方程

3.4.2热分析动力学方法

3.5本章小结

参考文献

第四章煤粉浓度变化下煤粉燃尽特性的热分析研究

4.1概述

4.2热重试验设备介绍

4.3试验条件及试验过程

4.3.1试验煤粉试样的选择

4.3.2热天平试验工况的选择

4.4试验结果及分析

4.5燃烧反应过程活化能的计算

4.6本章小结

参考文献

第五章氧浓度变化下煤粉燃尽特性的热分析研究

5.1概述

5.2试验条件及设备的确定

5.2.1试验煤样的确定

5.2.2试验工况的确定

5.3低氧浓度下煤粉燃尽特性的热重试验

5.3.1恒温下煤粉浓度变化对燃烧特性影响试验

5.3.2恒温下氧浓度变化对煤粉燃尽特性影响试验

5.3.3燃烧温度(恒温)变化对煤粉燃尽特性影响试验

5.3.4恒温下样品量变化对煤粉燃尽特性影响试验

5.4本章小结

参考文献

第六章全文总结及展望

6.1全文总结

6.1.1煤粉燃尽特性的定义及影响因素

6.1.2煤粉浓度变化对煤粉燃烧特性变化的影响

6.1.3氧浓度变化下煤粉燃尽特性的热分析研究

6.2展望

致谢