H2O(g)对富氧燃烧超细颗粒物生成特性影响

摘要

为实现富氧燃烧技术的广泛推广,对煤粉燃烧在富氧气氛下的颗粒物排放特性进行了研究.在1 800 K管式炉内进行煤焦燃烧试验,研究了富氧气氛下H2O(g)体积分数(0、5％、10％、20％、30％)对煤焦燃烧超细颗粒物的影响;采用荷电低压撞击器(ELPI+)获得超细颗粒物质量和数量浓度粒径分布并进行分析.结果表明,H2O(g)对超细颗粒物质量浓度和数量浓度粒径分布无影响,但会导致超细颗粒物的峰值波动.超细颗粒物总数量由最小粒径超细颗粒物决定,5种水蒸气浓度下EL-PI+第1级撞击器收集到的超细颗粒物数量占比均超过65％.超细颗粒物总质量由最大粒径超细颗粒物决定,5个水蒸气浓度下ELPI+第7级撞击器收集到的超细颗粒物质量占比均超过94％.低H2O(g)浓度会抑制超细颗粒物生成,H2O(g)体积分数为5％时的抑制作用最显著;高H2O(g)浓度会促进超细颗粒物生成.这是因为一方面H2O(g)与煤焦发生气化反应,使煤焦颗粒周围产生还原性气氛,促进矿物质还原为单质,进一步促进矿物质蒸发;另一方面气化反应是吸热反应,会降低煤焦颗粒燃烧温度,同时H2O(g)加入也导致烟气热容增加进一步降低,煤焦燃烧温度抑制煤中矿物质的蒸发,导致超细颗粒物生成减少,是2种作用相互竞争的结果.此外,H2O(g)的加入使超细颗粒物平均粒径增大,0～5％H2O(g)时超细颗粒物平均粒径增大最迅速.