O 2 /CO 2 气氛下CO 2 和H 2 O气化反应对煤及煤焦燃烧特性的影响
发布时间：2021-11-20 17:34
利用热天平对比研究了大同煤及煤焦在O2/N2、O2/CO2和O2/H2O/CO2中的燃烧行为,探讨CO2和H2O气化反应对其富氧燃烧特性的影响。结果表明,在5%氧气浓度下,煤粉在O2/N2、O2/CO2和O2/H2O/CO2中的燃烧速率按顺序依次降低。氧气浓度降低到2%,由于CO2和H2O气化反应的作用,煤粉在高温区的整体反应速率按顺序依次增大。当氧气浓度为5%时,煤焦在O2/CO2中的燃烧速率要低于O2/N2中的燃烧速率,但燃烧反应推迟后气化反应的参与使得煤焦在O2/H2
【文章来源】：燃料化学学报. 2015,43(12)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
大同烟煤在5%氧气浓度下的DTG曲线
顺序逐渐减小，而峰值对应温度则依次升高。CO2具有明显高于N2的定压比热，而且氧气在CO2中的扩散速率也要低于N2中的扩散速率，因此，煤粉在O2/CO2中的燃烧反应推迟，燃烧速率也要低于O2/N2［7］。与CO2相比，H2O较高的定压比热使得燃烧反应进一步滞后［8］。此外，H2O的热扩散系数较大，导致挥发分燃烧生成的热量很快散失。同时H2O的发射率也较高，强化了辐射换热，进一步降低了煤粉颗粒的温度，故煤粉在O2/H2O/CO2中的燃烧速率有所降低［9］。图2为大同烟煤在2%氧气浓度下的DTG曲线。图2大同烟煤在2%氧气浓度下的DTG曲线Figure2DTGcurvesofDatongbituminouscoalat2%oxygenconcentration1421第12期雷鸣等:O2/CO2气氛下CO2和H2O气化反应对煤及煤焦燃烧特性的影响
由图2可知，氧气浓度降低后，三种气氛下煤粉燃烧的DTG曲线均向高温区移动，燃烧过程延迟，燃尽温度升高，但不同气氛下的燃烧过程存在显著差异。在O2/N2中与5%氧气浓度下相比，DTG曲线上仍有一个比较明显的失重峰，但变得比较平缓，说明氧气含量减少后煤粉的燃烧速率有所降低。在O2/CO2中，受CO2高比热等因素的影响，煤粉的燃烧速率较O2/N2中有所降低，DTG曲线上的失重峰也由一个变为两个。第一峰是煤中主要可燃物的燃烧失重峰;而第二峰则可能缘于CO2与焦炭气化反应的作用。图3为大同煤焦在N2、CO2和H2O中反应时的DTG曲线。由图3可知，CO2和H2O气化反应分别在约900℃和800℃时开始。因此，在高温下研究富氧气氛中煤的燃烧特性时，需同时考虑燃烧和气化反应。如前所述，煤粉燃烧实验采用的是程序升温法，当温度升高到约300℃时，煤中的挥发分析出燃烧并引燃部分焦炭，导致O2/CO2中DTG曲线上出现第一个失重峰。温度继续升高，由于O2/CO2中燃烧速率较慢，煤焦直到900℃还未燃尽，此时CO2气化反应开始作用。CO2气化产生的影响主要有以下两方面，一方面CO2气化属于强吸热反应，气化可导致煤焦燃烧温度降低，燃烧速率下降;另一方面，CO2气化同时也在加速煤焦的消耗［10，11］。实际上CO2对煤焦整体反应速率(燃烧+气化)的影响是以上两者共同竞争作用的结果。如图2所示，在温度高于900℃时，煤焦在O2/CO2中的整体反应速率逐步增加，出现第二个失重峰，这说明CO2气化反应发生后煤焦消耗速率的增加要高于因为气化导致颗粒温度降低而引起的燃烧速率下降。图3大同煤焦在N2、CO2和H2O气氛下的DTG曲线Figure3DTGcurveso
【参考文献】：
期刊论文
[1]水蒸气对煤焦恒温下燃烧特性的影响[J]. 王春波,李超,雷鸣. 中国电机工程学报. 2013(32)
[2]大同烟煤增压富氧燃烧的热重实验研究[J]. 雷鸣,王春波,阎维平,王松岭. 中国电机工程学报. 2012(05)
[3]富氧条件下煤燃烧特性的热重分析实验研究[J]. 刘国伟,董芃,韩亚芬,别如山. 哈尔滨工业大学学报. 2011(01)
[4]低氧浓度下煤燃烧特性的热重实验研究[J]. 王长安,刘银河,车得福. 工程热物理学报. 2010(10)
硕士论文
[1]富氧条件下煤燃烧特性的热重法实验研究[D]. 韩亚芬.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3507810
【文章来源】：燃料化学学报. 2015,43(12)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
大同烟煤在5%氧气浓度下的DTG曲线
顺序逐渐减小，而峰值对应温度则依次升高。CO2具有明显高于N2的定压比热，而且氧气在CO2中的扩散速率也要低于N2中的扩散速率，因此，煤粉在O2/CO2中的燃烧反应推迟，燃烧速率也要低于O2/N2［7］。与CO2相比，H2O较高的定压比热使得燃烧反应进一步滞后［8］。此外，H2O的热扩散系数较大，导致挥发分燃烧生成的热量很快散失。同时H2O的发射率也较高，强化了辐射换热，进一步降低了煤粉颗粒的温度，故煤粉在O2/H2O/CO2中的燃烧速率有所降低［9］。图2为大同烟煤在2%氧气浓度下的DTG曲线。图2大同烟煤在2%氧气浓度下的DTG曲线Figure2DTGcurvesofDatongbituminouscoalat2%oxygenconcentration1421第12期雷鸣等:O2/CO2气氛下CO2和H2O气化反应对煤及煤焦燃烧特性的影响
由图2可知，氧气浓度降低后，三种气氛下煤粉燃烧的DTG曲线均向高温区移动，燃烧过程延迟，燃尽温度升高，但不同气氛下的燃烧过程存在显著差异。在O2/N2中与5%氧气浓度下相比，DTG曲线上仍有一个比较明显的失重峰，但变得比较平缓，说明氧气含量减少后煤粉的燃烧速率有所降低。在O2/CO2中，受CO2高比热等因素的影响，煤粉的燃烧速率较O2/N2中有所降低，DTG曲线上的失重峰也由一个变为两个。第一峰是煤中主要可燃物的燃烧失重峰;而第二峰则可能缘于CO2与焦炭气化反应的作用。图3为大同煤焦在N2、CO2和H2O中反应时的DTG曲线。由图3可知，CO2和H2O气化反应分别在约900℃和800℃时开始。因此，在高温下研究富氧气氛中煤的燃烧特性时，需同时考虑燃烧和气化反应。如前所述，煤粉燃烧实验采用的是程序升温法，当温度升高到约300℃时，煤中的挥发分析出燃烧并引燃部分焦炭，导致O2/CO2中DTG曲线上出现第一个失重峰。温度继续升高，由于O2/CO2中燃烧速率较慢，煤焦直到900℃还未燃尽，此时CO2气化反应开始作用。CO2气化产生的影响主要有以下两方面，一方面CO2气化属于强吸热反应，气化可导致煤焦燃烧温度降低，燃烧速率下降;另一方面，CO2气化同时也在加速煤焦的消耗［10，11］。实际上CO2对煤焦整体反应速率(燃烧+气化)的影响是以上两者共同竞争作用的结果。如图2所示，在温度高于900℃时，煤焦在O2/CO2中的整体反应速率逐步增加，出现第二个失重峰，这说明CO2气化反应发生后煤焦消耗速率的增加要高于因为气化导致颗粒温度降低而引起的燃烧速率下降。图3大同煤焦在N2、CO2和H2O气氛下的DTG曲线Figure3DTGcurveso
【参考文献】：
期刊论文
[1]水蒸气对煤焦恒温下燃烧特性的影响[J]. 王春波,李超,雷鸣. 中国电机工程学报. 2013(32)
[2]大同烟煤增压富氧燃烧的热重实验研究[J]. 雷鸣,王春波,阎维平,王松岭. 中国电机工程学报. 2012(05)
[3]富氧条件下煤燃烧特性的热重分析实验研究[J]. 刘国伟,董芃,韩亚芬,别如山. 哈尔滨工业大学学报. 2011(01)
[4]低氧浓度下煤燃烧特性的热重实验研究[J]. 王长安,刘银河,车得福. 工程热物理学报. 2010(10)
硕士论文
[1]富氧条件下煤燃烧特性的热重法实验研究[D]. 韩亚芬.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3507810
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