煤粉云火焰传播特性实验研究

发布时间：2020-05-12 21:28

【摘要】：为实现能源的高效利用和近零排放,本课题组提出煤基燃料-氧-水蒸气燃烧方式,即将煤中的矿物质脱除得到脱灰煤,采用纯氧燃烧,逐级喷入水形成高温、高压、高水蒸气浓度和高氧浓度(即“四高”环境)的燃烧环境,用产生的混合气体推动先进透平做功,排气冷凝为水和高浓度的CO2,从而实现二氧化碳的近零排放。研究脱灰煤浓度、种类在“四高”条件下的火焰传播特性是实现煤基燃料-氧-水蒸气燃烧的重要理论基础之一,是实现“OCCSS”发电系统的关键。本文基于自行搭建的20L球形实验台装置,通过研究不同神华和准东煤粉云浓度、粒径在常温空气条件下的爆炸特性来验证实验台的可行性。通过高速照相机结合图像处理技术对不同浓度、粒径的神华和准东煤粉云在常温空气条件下火焰传播速度实验研究发现:煤粉云浓度在600g/m3附近时,火焰传播速度最快。随着煤粉颗粒粒径的减小,煤粉云火焰传播速度加快。神华煤粉云的火焰传播速度不论在何种条件下均大于准东煤粉云火焰传播速度。煤粉经过酸洗处理后,促进煤粉燃烧的碱金属和碱土金属被脱除,导致煤粉云火焰传播速度降低。针对“OCCSS”发电系统的基础问题,本文研究了在O2/H2O的体积比为40/60下,不同神华脱灰煤粉云浓度对火焰传播速度影响。本文还进行神华和准东脱灰煤粉云在浓度0.8kg/m3,不同O2/H2O体积比对火焰传播速度的实验研究。研究结果表明:当O2含量为40%时,神华脱灰煤粉云的火焰传播速度随着煤粉云浓度的增加呈现出先增加后下降的趋势。当神华脱灰煤粉云浓度为1.6kg/m3时,神华脱灰煤粉云的火焰传播速度达到最快为12.2m/s。神华脱灰煤粉云和准东煤煤粉云的火焰传播速度均随着O2/H2O的增高呈现出线性增加的趋势。当氧气含量从21%增加到50%时,神华脱灰煤粉云的火焰传播速度从3.8m/s增加到11.8m/s,准东脱灰煤粉云的火焰传播速度从2.4m/s增加到11m/s。
【图文】：

控制 CO2的排放。是一个能源消费大国，中国的能源生产和消费以煤炭为主。如图消费量变化趋势图，从煤炭消费总量来看，从 1996-2011 年间，保持上升趋势，煤炭消费比基本在 70%上下波动[3]。

过脱灰处理得到超净煤，在纯氧条件下燃烧。向燃烧室内喷水直接压的混合气体，水蒸气浓度在90%左右，其余以CO2为主。高温高压透平做功，，排气中的水蒸气冷凝后重新喷入燃烧室内。得到高浓收利用实现CO2的低成本捕集。“OCCSS”发电系统的原理图如1-
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ534

【参考文献】

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1 冯永安;胡双启;胡立双;孙建兵;;基于20L球形爆炸装置的甲烷煤尘混合爆炸实验[J];中国安全生产科学技术;2012年07期

2 王俊有;李太兴;刘振刚;高子钦;;IGCC环保特性的研究[J];燃气轮机技术;2007年02期

3 邱朋华;赵岩;陈希叶;徐健健;杜亚文;方来熙;孙绍增;;碱及碱土金属对准东煤热解特性及动力学影响分析[J];燃料化学学报;2014年10期

4 魏砾宏;姜秀民;李爱民;杨天华;李延吉;;矿物成分对超细化煤粉燃烧特性影响的实验研究[J];中国电机工程学报;2007年08期

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1 陈东梁;甲烷/煤尘复合火焰传播特性及机理的研究[D];中国科学技术大学;2007年

本文编号：2660865