富氧环境下煤粉燃烧特性试验研究

发布时间：2017-04-01 14:14

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【摘要】：氧气浓度的变化对煤粉燃烧产生很大的影响，增加氧气浓度会降低着火热和着火温度，增加反应速度、提高火焰温度、促进完全燃烧。目前，世界上火力发电厂煤粉锅炉基本上都是用油点火或助燃，每年的耗油量是巨大的。如果可以利用富氧空气(高氧气浓度的空气)助燃煤粉、替代电厂点火用油，其经济效益将十分可观。 本文选用了从褐煤到贫煤的不同煤样，在沉降炉和热天平两种试验台上进行了煤粉的富氧燃烧试验。 在沉降炉中，着火温度随氧气浓度的增加而降低。低挥发分的贫煤对氧气浓度变化最为敏感，氧浓度由16％增加到36％，着火温度下降24％，绝对值降低147℃，而褐煤卡列那的着火温度随氧气浓度变化最小，仅下降36℃，但由于其本身的着火温度较低，所以降幅也达到12％。四种烟煤的趋势居于贫煤和褐煤之间，着火温度下降15％左右，绝对值下降60～100℃，且烟煤的着火温度在氧气浓度达到26％后，下降的速度降低。通过改变沉降炉内的煤粉浓度的实验，我们可以发现：氧气浓度增加，消弱了煤粉浓度对着火温度的影响。同样不同氧气浓度下煤粉细度对着火温度的影响很小，且基本相近。 在热天平中，不同的煤种随着氧浓度的增加最大燃烧速率对应温度TImax降低约50℃左右，下降比例在10％左右。氧气浓度增加后煤种的着火特性向好的方面转变：TG曲线左移，曲线变得更加陡峭。 本文也分析了氧气浓度增加对反应速度、燃尽率和排放的影响，得出在两种实验设备中煤粉燃烧速度与氧气浓度基本成指数关系，燃烧速度随氧浓度增加而迅速增加；氧气浓度增加对燃尽有很大的促进，，尤其对于难燃的煤种，氧气浓度从21％提高到36％，燃尽率可提高11％；氧气浓度提高后并不一定增加二氧化硫和氮氧化物的排放，在过量空气系数一定的条件下，增加氧气浓度，二氧化硫和氮氧化物的生成量反而明显降低。
【关键词】：氧气浓度 煤粉 着火温度 反应速度 燃尽率 排放 沉降炉 热天平
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TQ534
【目录】：

• 第一章 绪论7-13
• 第一节 世界能源概况7-9
• 1.1 国际能源概况7
• 1.2 中国能源现状7-9
• 第二节 研究富氧燃烧的背景及意义9-11
• 2.1 国内外研究状况9-10
• 2.2 研究煤粉富氧燃烧的意义10-11
• 第三节 本文研究的内容及方法11
• 3.1 富氧助燃的经济性以及影响煤粉着火特性的因素11
• 3.2 试验设备与装置的介绍11
• 3.3 研究氧气浓度变化对煤粉着火温度的影响11
• 3.4 研究氧气浓度变化对煤粉燃烧速率、燃尽和排放的影响11
• 参考文献11-13
• 第二章 富氧的经济性及影响煤粉着火特性的因素13-33
• 第一节 富氧燃烧的经济性13-17
• 1.1 工业制氧的情况13-14
• 1.2 富氧点火经济性估算14-17
• 第二节 富氧燃烧的优越性和应用实例17-20
• 2.1 富氧燃烧的优越性17-18
• 2.2 富氧助燃的应用实例18-20
• 第三节 煤的着火特性的研究20-31
• 3.1 煤的燃烧21
• 3.2 煤的着火模式及判据21-25
• 3.3 煤粉气流的着火25-26
• 3.4 影响煤粉气流着火的因素的研究26-31
• 参考文献31-33
• 第三章 试验仪器和设备33-43
• 第一节 热重分析仪的工作原理与应用34-37
• 1.1 热重分析仪简介34-36
• 1.2 热重分析特征值点的确定36-37
• 第二节 沉降炉试验系统的工作原理及应用37-42
• 2.1 沉降炉本体38
• 2.2 空预器38-39
• 2.3 数据采集系统39
• 2.4 给粉机39-40
• 2.5 实验相关参数的确定40-42
• 参考文献42-43
• 第四章 氧气浓度变化对煤粉着火特性影响43-57
• 第一节 氧气浓度变化对煤粉气流着火特性的影响43-49
• 1.1 试验条件43
• 1.2 试验现象43-44
• 1.3 氧气浓度变化对煤粉气流着火温度的影响44-49
• 1.3.1 氧气浓度对不同煤种的着火温度的影响45-47
• 1.3.2 变氧浓度下煤粉浓度对着火温度的影响47-48
• 1.3.3 变氧浓度下煤粉粒径对着火温度的影响48-49
• 第二节 氧气浓度变化对静态煤粉层着火特性的影响49-55
• 2.1 试验工况50
• 2.2 试验现象及试验线型的分析50-53
• 2.3 热天平试验结果及分析53-55
• 第三节 本章小结55
• 参考文献55-57
• 第五章 氧浓度的变化对煤粉然烧速率、燃尽和排放的影响57-75
• 第一节 煤的化学反应与反应级数57-58
• 第二节 氧浓度变化对静态煤粉层燃烧速率的影响58-62
• 2.1 氧浓度变化对平均燃烧速率的影响60-62
• 2.2 氧浓度变化对最大失重速率的影响62
• 第三节 氧气浓度变化对煤粉气流燃烧速度的影响62-68
• 3.1 氧气浓度对燃烧速度的影响62-66
• 3.2 炉内烟气温度对比66-68
• 第四节 氧气浓度变化对煤粉燃尽的影响68-69
• 4.1 试验工况及方案68
• 4.2 试验结果及分析68-69
• 第五节 氧气浓度变化对煤粉排放的影响69-72
• 5.1 氮氧化物和二氧化硫的生成机理69-70
• 5.2 试验方案及工况70-71
• 5.3 试验结果及分析71-72
• 第六节 本章小节72-73
• 参考文献73-75
• 第六章 全文总结及展望75-77
• 第一节 全文总结75-76
• 第二节 展望76-77
• 致谢77

【引证文献】

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本文编号：280766