基于低阶煤热解半焦工业利用的燃烧特性研究

发布时间：2024-12-22 00:51

　　以热解为基础的低阶煤分级转化利用技术符合我国能源结构与政策导向,可实现低阶煤的高效清洁利用。低阶煤热解半焦作为分级转化的产品之一,其规模化利用有利于提高分级利用技术的大型化与规模化。本文依托于国家重点研发计划,对此类半焦的燃烧特性开展了系统性的实验研究,并获取了其与原低阶煤的差异,旨在为这类特定半焦的规模化利用的相关设备改造及燃烧组织提供依据,进而扩大低阶煤分级转化利用技术的应用范围。首先,获取了半焦的煤质特性、孔隙结构、微观表面结构等理化特性,为后续燃烧特性的研究奠定基础。随后,针对半焦在工业窑炉的利用开展了初步的成型特性研究。结果表明,热解后半焦的化学组成与孔隙结构发生了较大变化。半焦成型特性较差,依靠无黏结剂的冷压成型,难以获得具备符合使用强度的成型半焦。基于热分析法对淖毛湖半焦的本征燃烧特性开展了实验研究,获取了半焦与煤本征燃烧特性的差异,并进行了掺烧实验。随后开展的动力学研究为后续的悬浮燃烧实验工况设置与模型计算提供了依据。结果表明,半焦着火温度、燃尽温度较原煤显著提高,具备更差的燃烧特性,活化能稍有提高。半焦在工业上的利用应着重考虑其难燃尽的问题。依托于自制的沉降炉试验系统,...

【文章页数】：109 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景
        1.1.1 世界及我国能源现状
        1.1.2 低阶煤分级转化利用技术
        1.1.3 热解半焦规模化利用
    1.2 半焦燃烧研究现状
        1.2.1 理化特性
        1.2.2 燃烧特性
        1.2.3 燃烧评价指标与反应动力学参数
        1.2.4 污染物排放特性
        1.2.5 结渣特性
        1.2.6 模型研究
        1.2.7 低阶煤半焦燃烧应用研究
        1.2.8 文献综述概述
    1.3 课题来源与主要研究内容
        1.3.1 课题来源
        1.3.2 主要研究内容
2 半焦理化特性研究
    2.1 实验原料
    2.2 工业元素分析
    2.3 灰分析
    2.4 孔隙结构特征
    2.5 密度
    2.6 微观表面特征
    2.7 半焦成型特性研究
        2.7.1 实验仪器及实验方法
        2.7.2 成型压力的影响
        2.7.3 粒径区间的影响
        2.7.4 水分
        2.7.5 粒径组合
    2.8 本章小结
3 半焦本征燃烧特性研究
    3.1 实验材料与实验方案
    3.2 数据表征方法
    3.3 结果分析
        3.3.1 煤与半焦的热解
        3.3.2 半焦着火类型的判断
        3.3.3 半焦燃烧特性及客观评价指标
        3.3.4 燃烧反应动力学分析
    3.4 本章小结
4 沉降炉试验系统的搭建调试
    4.1 沉降炉试验台综述
    4.2 沉降炉试验系统概况
        4.2.1 炉本体
        4.2.2 给料系统
        4.2.3 取样枪
        4.2.4 其他部件
    4.3 沉降炉系统调试
        4.3.1 同心度调试
        4.3.2 层流测试
        4.3.3 密封性测试
        4.3.4 温度场测试
        4.3.5 等速取样测试
    4.4 本章小结
5 半焦悬浮燃烧特性研究
    5.1 半焦着火特性研究
        5.1.1 实验设计
        5.1.2 实验结果
    5.2 半焦燃尽特性研究
        5.2.1 实验设计及步骤
        5.2.2 数据表征方法
        5.2.3 典型工况下半焦与煤粉燃尽差异
        5.2.4 半焦随停留时间反应活性的变化
        5.2.5 受炉膛温度的影响
        5.2.6 受氧气浓度的影响
        5.2.7 受粒径的影响
    5.3 半焦NOx排放特性研究
        5.3.1 典型工况下半焦与煤粉NOx排放的差异
        5.3.2 受炉膛温度的影响
        5.3.3 受氧气浓度的影响
        5.3.4 受粒径的影响
    5.4 本章小结
6 沉降炉中半焦悬浮燃烧模型
    6.1 炉内半焦悬浮燃烧模型构建
        6.1.1 燃烧模型
        6.1.2 运动模型
    6.2 模型对比及误差分析
    6.3 半焦燃烧受影响因素
        6.3.1 氧气浓度与过量空气系数的影响
        6.3.2 炉膛温度的影响
        6.3.3 粒径的影响
    6.4 本章小结
7 全文总结
    7.1 本文主要研究内容与结论
    7.2 本文创新点
    7.3 未来展望
参考文献
研究生期间取得的科研成果



本文编号：4019182