CO 2 /H 2 O气化反应作用下煤恒温富氧燃烧特性
发布时间：2022-01-03 19:56
利用自制恒温热分析系统研究了不同气氛中（O2/N2,O2/CO2和O2/H2O/CO2）煤粉在温度（8001 200℃）和氧气体积分数（2%21%）范围内的燃烧行为,主要关注CO2/H2O气化反应作用下的燃烧特性。结果表明:在800℃时,大同烟煤在O2/N2中相对O2/CO2较快的燃烧速率主要源于N2和CO2物性的差异。温度升高到1 000℃进而到1 200℃,CO2气化反应影响增强,大同煤在O2/CO2中整体反应速率逐步接近并超过O2/N2中的燃烧速率。但是当氧气体积分数超过10%后,气化反应影响减弱,大同煤在O2
【文章来源】：煤炭学报. 2016,41(S2)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
恒温热分析系统
煤炭学报2016年第41卷积分数下CO2对煤粉燃烧特性的影响规律，结果如图2(a)所示。可知，随着氧气体积分数的升高，煤粉在O2/N2和O2/CO2中的燃烧速率均逐渐加快，燃尽时间缩短。与O2/N2相比，煤粉在O2/CO2中的燃烧速率较低，燃尽推迟。主要原因是CO2较N2具有较高的定压热容，而且氧气在CO2中的扩散速率也要低于N2中，从而导致煤粉燃烧减慢，燃尽困难［11－12］。在低氧气体积分数下，煤粉在O2/N2中的燃尽要提前于O2/CO2中，但是随着氧气体积分数的升高，两种气氛间的差距逐渐减校当氧气体积分数较低时，高体积分数的CO2使得O2/CO2混合气的比热较O2/N2大的多，氧气在O2/CO2中的扩散速率也要明显小于O2/N2中，而此时煤粉的燃烧速率也很低，进一步强化了气氛间物性差异对燃烧所造成的影响。当氧气体积分数升高后，煤粉燃烧速率迅速增加，O2/N2与O2/CO2物性差别减小，其影响逐渐减弱，故不同气氛下燃烧特性的差距逐步减校表1煤的工业分析和元素分析Table1Proximateandultimateanalysisofdifferentcoals煤样工业分析/%MadVadAadFCad元素分析/%CadHadOadNadSad大同烟煤3.2722.7124.2549.7761.223.427.480.771.13阳泉无烟煤2.2611.6927.7058.3558.012.746.920.891.48图2大同烟煤800，1000，1200℃时O2/N2和O2/CO2气氛下转化率Fig.2ConversionofDatongbituminouscoalinO2/N2andO2/CO2at800，1000and1200℃图2(b)为大同烟煤在1000℃时O2/N2和O2/CO2气氛下的转化率。对比图2(a)，(b)可知，在氧气体积分数一定时，环境温?
及CO2物性而引起的燃烧速率下降，故O2/CO2中较快的整体反应速率使得煤粉的燃尽前于O2/N2中。当氧气体积分数升高到5%，因为燃烧速率的升高和气化速率下降，气化反应影响逐渐减弱［14］，但其对煤粉消耗的促进作用仍强于气化吸热和CO2物性对燃烧的抑制作用。若氧气体积分数继续升高，燃烧与气化速率的差距进一步加大，削弱了CO2气化反应的作用，而此时CO2高比热和低扩散率等物性的影响得以增强，使得O2/CO2中的燃尽逐步落后于O2/N2中。2.1.2CO2/H2O气化图3(a)为大同烟煤在800℃时O2/N2，O2/CO2和O2/H2O/CO2气氛下的转化率。在2%氧气体积分数下，水蒸气的加入使得煤粉燃烧速率较O2/CO2中有所提高，但仍落后于O2/N2中。当氧气体积分数升高到10%后，煤粉在不同气氛中的燃烧速率逐渐接近。文献［8］发现煤粉的H2O气化反应在超过800℃后才逐步加速，因此当环境温度较低时，H2O气化对燃烧过程的影响较小，此时主要考虑H2O物性的作用。与N2和CO2相比，H2O的定压比热小于CO2却大于N2，O2在H2O中的扩散能力也处于N2和CO2之间［15］，因此将反应气氛中部分CO2替换为H2O后，可加速颗粒温度的提升以及氧气分子在煤粉颗粒内部的扩散，从而促进燃烧反应的进行，但与O2/N2相比，煤粉在O2/H2O/CO2中的燃烧速率仍较低。随着氧气体积分数升高，煤粉的燃烧速率加快，3种气氛间的物性差异逐步减小，其影响也有所减弱。图3大同烟煤800，1000，1200℃时O2/N2，O2/CO2和O2/H2O/CO2气氛下转化率Fig.3ConversionofDatongbituminouscoalinO
【参考文献】：
期刊论文
[1]O2/CO2气氛下CO2和H2O气化反应对煤及煤焦燃烧特性的影响[J]. 雷鸣,黄星智,王春波. 燃料化学学报. 2015(12)
[2]CO2气化反应对O2/CO2气氛中煤焦燃烧特性影响[J]. 雷鸣,王春波,黄星智. 煤炭学报. 2015(S2)
[3]高温低氧气氛下煤粉燃烧特性[J]. 王春波,乔木森,雷鸣. 动力工程学报. 2015(08)
[4]富氧燃烧条件下煤焦的燃尽特性[J]. 黄晓宏,皮理刚,柳朝晖,张泰,卢兴,郭军军,郑楚光. 工程热物理学报. 2015(02)
[5]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)
[6]神华煤直接液化残渣水蒸气和CO2气化反应性研究[J]. 楚希杰,李文,白宗庆,李保庆,陈皓侃. 燃料化学学报. 2010(01)
本文编号：3566883
【文章来源】：煤炭学报. 2016,41(S2)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
恒温热分析系统
煤炭学报2016年第41卷积分数下CO2对煤粉燃烧特性的影响规律，结果如图2(a)所示。可知，随着氧气体积分数的升高，煤粉在O2/N2和O2/CO2中的燃烧速率均逐渐加快，燃尽时间缩短。与O2/N2相比，煤粉在O2/CO2中的燃烧速率较低，燃尽推迟。主要原因是CO2较N2具有较高的定压热容，而且氧气在CO2中的扩散速率也要低于N2中，从而导致煤粉燃烧减慢，燃尽困难［11－12］。在低氧气体积分数下，煤粉在O2/N2中的燃尽要提前于O2/CO2中，但是随着氧气体积分数的升高，两种气氛间的差距逐渐减校当氧气体积分数较低时，高体积分数的CO2使得O2/CO2混合气的比热较O2/N2大的多，氧气在O2/CO2中的扩散速率也要明显小于O2/N2中，而此时煤粉的燃烧速率也很低，进一步强化了气氛间物性差异对燃烧所造成的影响。当氧气体积分数升高后，煤粉燃烧速率迅速增加，O2/N2与O2/CO2物性差别减小，其影响逐渐减弱，故不同气氛下燃烧特性的差距逐步减校表1煤的工业分析和元素分析Table1Proximateandultimateanalysisofdifferentcoals煤样工业分析/%MadVadAadFCad元素分析/%CadHadOadNadSad大同烟煤3.2722.7124.2549.7761.223.427.480.771.13阳泉无烟煤2.2611.6927.7058.3558.012.746.920.891.48图2大同烟煤800，1000，1200℃时O2/N2和O2/CO2气氛下转化率Fig.2ConversionofDatongbituminouscoalinO2/N2andO2/CO2at800，1000and1200℃图2(b)为大同烟煤在1000℃时O2/N2和O2/CO2气氛下的转化率。对比图2(a)，(b)可知，在氧气体积分数一定时，环境温?
及CO2物性而引起的燃烧速率下降，故O2/CO2中较快的整体反应速率使得煤粉的燃尽前于O2/N2中。当氧气体积分数升高到5%，因为燃烧速率的升高和气化速率下降，气化反应影响逐渐减弱［14］，但其对煤粉消耗的促进作用仍强于气化吸热和CO2物性对燃烧的抑制作用。若氧气体积分数继续升高，燃烧与气化速率的差距进一步加大，削弱了CO2气化反应的作用，而此时CO2高比热和低扩散率等物性的影响得以增强，使得O2/CO2中的燃尽逐步落后于O2/N2中。2.1.2CO2/H2O气化图3(a)为大同烟煤在800℃时O2/N2，O2/CO2和O2/H2O/CO2气氛下的转化率。在2%氧气体积分数下，水蒸气的加入使得煤粉燃烧速率较O2/CO2中有所提高，但仍落后于O2/N2中。当氧气体积分数升高到10%后，煤粉在不同气氛中的燃烧速率逐渐接近。文献［8］发现煤粉的H2O气化反应在超过800℃后才逐步加速，因此当环境温度较低时，H2O气化对燃烧过程的影响较小，此时主要考虑H2O物性的作用。与N2和CO2相比，H2O的定压比热小于CO2却大于N2，O2在H2O中的扩散能力也处于N2和CO2之间［15］，因此将反应气氛中部分CO2替换为H2O后，可加速颗粒温度的提升以及氧气分子在煤粉颗粒内部的扩散，从而促进燃烧反应的进行，但与O2/N2相比，煤粉在O2/H2O/CO2中的燃烧速率仍较低。随着氧气体积分数升高，煤粉的燃烧速率加快，3种气氛间的物性差异逐步减小，其影响也有所减弱。图3大同烟煤800，1000，1200℃时O2/N2，O2/CO2和O2/H2O/CO2气氛下转化率Fig.3ConversionofDatongbituminouscoalinO
【参考文献】：
期刊论文
[1]O2/CO2气氛下CO2和H2O气化反应对煤及煤焦燃烧特性的影响[J]. 雷鸣,黄星智,王春波. 燃料化学学报. 2015(12)
[2]CO2气化反应对O2/CO2气氛中煤焦燃烧特性影响[J]. 雷鸣,王春波,黄星智. 煤炭学报. 2015(S2)
[3]高温低氧气氛下煤粉燃烧特性[J]. 王春波,乔木森,雷鸣. 动力工程学报. 2015(08)
[4]富氧燃烧条件下煤焦的燃尽特性[J]. 黄晓宏,皮理刚,柳朝晖,张泰,卢兴,郭军军,郑楚光. 工程热物理学报. 2015(02)
[5]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)
[6]神华煤直接液化残渣水蒸气和CO2气化反应性研究[J]. 楚希杰,李文,白宗庆,李保庆,陈皓侃. 燃料化学学报. 2010(01)
本文编号：3566883
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