富氧燃烧条件下焦炭燃尽过程的数值模拟研究

发布时间：2017-08-29 13:21

  本文关键词：富氧燃烧条件下焦炭燃尽过程的数值模拟研究

  更多相关文章： 富氧燃烧 CBK 模型 焦炭 燃尽特性 增压

【摘要】：富氧燃烧技术是目前实现大规模CO2富集和减排的有效技术,本文以富氧燃烧条件下焦炭燃尽过程为研究对象,发展了适用于富氧燃烧的焦炭燃尽模型,并对压力的影响做了初步探讨,为研究增压富氧燃烧技术奠定了基础。内容主要包括以下三个部分:首先,基于焦炭燃尽动力学CBK模型,从气相物性参数、扩散系数和煤焦反应机理等方面进行了改进,并通过实验结果对比验证了模型的准确性与适用性。其次,基于改进后的模型本文模拟了大同煤在O2/N2和O2/CO2气氛下的燃尽过程,与基于平面火焰携带流反应系统的煤粉燃尽实验进行对比。分析了富氧燃烧条件下反应气氛、氧浓度、颗粒粒径、煤阶以及气化反应对煤焦燃尽过程的影响。结果表明,提高氧浓度、采用低阶煤或减小颗粒粒径可以改善煤焦的燃尽特性;相比于常规空气燃烧,气化反应对富氧燃烧条件下煤焦的燃尽有着显著贡献,且气化反应的贡献随氧浓度的降低而增加,随气相温度的升高而增大。最后,本文模拟研究了大同煤在增压富氧燃烧方式下的燃尽过程,详细分析了环境压力对焦炭转化特性、颗粒温度、颗粒粒径、颗粒燃烧速率以及气化反应贡献的影响。结果发现,一定的反应气体体积比的情况下,环境压力的提高有助于煤焦的燃尽,能够加速煤焦颗粒的消耗,导致颗粒粒径减小。而不同的背景气氛下,煤焦颗粒温度和颗粒燃烧速率表现出不同的变化趋势:相比与常压富氧燃烧,增压富氧燃烧方式下气化反应的贡献明显较大,且随着环境压力的提高而增加。
【关键词】：富氧燃烧 CBK 模型 焦炭 燃尽特性 增压
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK16
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 课题研究意义10-11
• 1.3 国内外研究现状及发展11-14
• 1.4 本文的主要内容14-17
• 2 富氧燃烧条件下的数值模型17-30
• 2.1 CBK模型概述17-22
• 2.2 模型的改进22-26
• 2.3 模型的验证26-29
• 2.4 本章小结29-30
• 3 平面火焰携带流系统的焦炭燃尽特性模拟研究30-44
• 3.1 引言30
• 3.2 研究对象30-32
• 3.3 模型的输入参数32-33
• 3.4 不同工况下的焦炭燃尽特性研究33-40
• 3.5 气化反应对焦炭燃烧速率的贡献40-42
• 3.6 本章小结42-44
• 4 增压富氧燃烧条件下焦炭燃尽特性模拟研究44-58
• 4.1 研究现状44-45
• 4.2 模型的改进45-47
• 4.3 模型的验证47-48
• 4.4 增压条件下焦炭燃尽特性模拟研究48-54
• 4.5 增压条件下气化反应对焦炭消耗的贡献54-57
• 4.6 本章小结57-58
• 5 全文总结与建议58-60
• 5.1 全文总结58-59
• 5.2 进一步工作的建议59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-68
• 附录攻读硕士学位期间获得的成果68

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本文编号：753505