O2/CO2气氛下碳酸钙颗粒分解特性模拟研究

结合传质传热和化学动力学原理,首先描述了碳酸钙颗粒在O2/CO2气氛下煅烧情况,模拟结果与实验结果比较吻合,在此基础上模拟分析了碳酸钙颗粒在不同CO2浓度下的转化率和比表面积、孔隙率变化情况。     

加压O2/CO2气氛下煤粉着火特性的实验研究

研究了加压O2/CO2气氛下压力、氧浓度、煤焦结构和煤种等因素对大同烟煤和神火无烟煤着火特性的影响,并采用可燃性指数和综合燃烧特性指数评价不同压力下煤的着火和燃烧特性。加压热重实验结果表明,压力从0.1MPa升高至2MPa,着火温度先降低后升高,在1MPa下着火温度最低,燃烧特性最佳。在常压和加压条件下,提高氧浓度均可加快煤的着火。在常压下,随氧浓度提高,着火温度下降的幅度较小,但在加压时,较高氧浓度会改变着火模式,着火温度降低明显。扫描电镜分析显示加压促进煤在脱挥发分过程的破碎,提高碳氧反应速率,降低着火温度。煤的着火与煤种有关,挥发分含量较高的煤,其着火越容易。结果反映了加压富氧燃烧比常压富氧燃烧更有优越性。     

黄铁矿燃烧时亚微米颗粒物的生成特性

将纯黄铁矿在O2/N2与O2/CO2条件下进行沉降炉燃烧实验,采用低压撞击器(dekati low pressure impactor,DLPI)收集燃烧生成的亚微米颗粒物(PM1),并获得质量粒径分布。利用X射线荧光能谱仪(X-ray fluorescence,XRF)和配备了能谱仪的环境扫描电子显微镜(scanning electron microscope equipped with energy dispersive X-ray spectrometer,SEM- EDS)对PM1的物化特性进行深入表征,研究黄铁矿在不同燃烧气氛下所生成的PM1的质量粒径分布、浓度、元素组成、形貌和成分特性。研究结果表明,黄铁矿燃烧对PM1的生成具有重要贡献。相同O2浓度时,相比于O2/N2燃烧条件,O2/CO2燃烧条件下黄铁矿燃烧过程中PM1的生成量与峰值粒径均减小。在O2/N2或O2/CO2燃烧条件下,随着O2浓度的增加,PM1的生成量与峰值粒径呈增大趋势。PM1的组成主要以S元素为主。在O2/N2燃烧条件下,O2浓度对不同含S化合物的分布具有重要影响,在低O2浓度下,PM1中的S元素主要以S单质的形式存在,而在高O2浓度下,PM1中的S元素主要以硫酸或硫酸盐的形式存在。     

O2/CO2气氛下钙基脱硫剂孔隙分布模拟

以孔径分布密度函数和孔长度分布函数为基础,结合CaO的比表面积和孔容积等参数模拟了在O2/CO2气氛下钙基脱硫剂孔隙分布特性,并与常规空气气氛下进行了对比分析。模拟发现,常规空气气氛下煅烧生成CaO的比表面积和孔容积远大于O2/CO2气氛下,两种气氛下CaO孔径分布密度区别也较大。常规空气气氛下孔径分布宽,峰值对应的孔径大,孔径密度峰值低;O2/CO2气氛下孔径分布窄,峰值对应的孔径较小,孔径密度峰值高。O2/CO2气氛下煅烧生成的CaO孔结构特性与常规空气气氛下明显不同。     

O2/CO2气氛下煤燃烧特性试验研究与分析

富氧燃烧技术不仅能使分离收集CO2和处理SO2容易进行，还能减少NOx排放，是一种能够综合控制燃煤污染物排放的新型洁净燃烧技术。简要介绍了O2／CO2气氛下煤燃烧特性的国内外研究现状，进行了不同氧含量的O2／CO2气氛和O2／N2气氛下的热重与循环流化床(CFB)燃烧试验研究，为CFB富氧燃烧技术的工业化应用进行了基础准备。     

集超临界水煤气化和CO2捕集的CO2/H2O动力循环性能

基于超临界水煤气化技术,提出并研究了以超临界水煤气化合成气/O₂燃烧产物加循环H₂O为循环工质,集高效发电、CO₂捕集、移峰储能、低污染物排放等特点的燃气蒸汽混合工质动力循环(GSMC-C循环)。利用数值模拟的方法,研究了关键参数对于循环性能的影响。气化炉中的超临界水和热量均由系统内部提供,液氧的冷能用于实现CO₂的液化捕集。在超高压透平进口参数和冷凝参数分别为30 MPa/650℃、30 kPa/30℃,ASU的单位制氧功耗为0.245 kW·h/kg, CO₂全捕集参数为4 MPa/5℃的情况下,GSMC-C循环的净效率和毛效率分别为41.34%和48.06%。     

O2/CO2气氛下石油焦富氧燃烧特性研究

研究了一种石油焦在氧气浓度为21％～100％的O2/CO2气氛下于水平定炭炉中的燃烧曲线特性,并对其着火时间及其拟合曲线、燃尽时间、最高燃烧温度、燃烧速率曲线进行了分析.结果表明:随着氧气浓度的增加,石油焦燃烧特性曲线呈现规律性变化;石油焦着火时间随氧气浓度增加而逐渐变短,氧气浓度超过60％时,石油焦着火时间缩短的趋势才开始变缓;燃尽时间与着火时间的变化一致,而最高燃烧温度则随着氧气浓度的增加而逐渐增加;氧气浓度100％时的燃烧速率峰值是氧气浓度21％时燃烧速率峰值的3倍.     

典型电场下C4F7N/CO2/O2混合气体工频击穿特性研究

研究表明O₂可以抑制C₄F₇N/CO₂混合气体的分解,从而提升气体工程应用可靠性,但C₄F₇N/CO₂/O₂混合气体绝缘特性相关研究较少。为评估O₂对C₄F₇N/CO₂混合气体工频绝缘特性的影响,该文搭建了击穿试验平台,获得了典型运行气压、O₂含量和电场形式下的工频击穿电压。结果表明随着气压增加,1mm气隙准均匀电场下的C₄F₇N/CO₂/O₂混合气体击穿电压接近线性增长,而在稍不均匀和极不均匀电场下呈现一定的饱和增长趋势,6mm气隙极不均匀电场下则呈现N形变化规律。C₄F₇N/CO₂/O₂混合气体击穿电压对较高气压和较长气隙下的极...     

C4F7N/CO2/O2混合气体PD作用下气体和固体副产物生成特性

C₄F₇N/CO₂/O₂混合气体以其优异的环保和绝缘性能成为目前最具潜力替代SF₆应用于电力工业的气体绝缘介质。尽管O₂的加入可以在一定程度上提升C₄F₇N/CO₂混合气体的绝缘性能和化学稳定性,但O₂加入及其体积分数变化对混合气体局部放电(partial discharge,PD)作用下气体和固体副产物生成特性的影响规律尚不清楚。因此通过针–板电极模拟设备内的金属突出物缺陷开展C₄F₇N/CO₂/O₂ 96 h PD及其分解特性试验。研究发现C₄F₇N/CO₂混合气体中加入体积分数2%～4%的O₂可以显著抑制大部分副产物的生成,O₂体积分数大于6%时每秒累积放电量和平均放电...     

O2/CO2气氛煤粉燃烧特性试验研究

O2/CO2燃烧技术是一种可分离回收CO2的新型燃烧技术，其燃烧机理与常规空气气氛燃烧存在着较大的差异。为此，该文在热重分析仪上进行了模拟空气气氛及不同O2浓度(j(O2)=21%、30%、40%、80%)的O2/CO2气氛下3种不同品质煤粉(龙岩无烟煤、贵州烟煤、元宝山褐煤)的燃烧特性试验，确定了3种煤粉的燃烧特征参数及综合燃烧性能指数。试验结果表明，O2/CO2气氛下煤粉的燃烧分布曲线与O2/N2气氛下有明显不同，相同O2浓度的条件下，O2/CO2气氛下煤粉燃烧速率低，燃尽时间长。在O2/CO2气氛下随着O2浓度的增加，燃烧DTG曲线向低温区偏移，着火温度及燃尽温度降低，燃尽时间缩短，煤粉综合燃烧特性指数增大，表明提高O2浓度可改善O2/CO2气氛下煤粉的燃烧特性。     

O2/CO2气氛下燃煤NO排放特性的实验研究

在沉降炉上通过在线烟气分析仪研究了燃烧气氛、CO2浓度、温度及燃料/氧气化学当量比对O2/CO2气氛下燃煤NO排放的影响规律。结果表明,O2/CO2气氛下NO的排放浓度总小于O2/N2气氛下的情况,在无烟气再循环的情况下降幅约为20%~40%。2种气氛下NO的沿程析出均表现出类似的规律,但因煤质而有所不同。随着进气中CO2浓度的增加,NO的排放浓度呈现降低的趋势。与21%O2/ 79%Ar气氛下相比,21%O2/79%CO2气氛下NO排放浓度的降幅在30%~50%。随着温度的增加,2种气氛下NO的排放浓度均增加。随着燃料/氧气化学当量比(f)的增加,NO排放浓度呈现出先增加后降低的趋势,其最大排放浓度均出现在f=0.8左右;在f远大于1的富燃料区,2种气氛下NO的排放浓度基本可以降到一致的水平。     

O2/CO2气氛下燃煤SO2排放特性的实验研究

在沉降炉实验台上通过在线烟气分析仪考查了燃煤烟气的组成以及燃烧气氛、CO2浓度、温度和燃料/氧气化学当量比对SO2的排放规律。结果表明,相同操作条件下O2/CO2燃烧可获得高达80%左右的CO2浓度,但烟气中CO含量明显高于O2/N2气氛下燃烧时的情况。高浓度CO2的存在使得SO2的排放较常规燃烧方式下有所降低,并且随着气氛中CO2浓度的增加呈递减趋势,但随着燃烧温度的升高,煤粉燃尽程度的增加以及其余含硫物相向SO2的转化使得其排放浓度逐步增加。在2种气氛下,SO2的释放浓度在贫燃料区随燃料/氧气化学当量比f的增加而增加,而在f大于1.2的富燃料区随燃料/氧气化学当量比的增加而降低。     

新型高效O2/CO2煤粉燃烧技术

论述了CO2分离回收技术的研究现状,在介绍O2/CO2燃烧的原理及降低NOx、SO2方面研究进展的基础上,指出O2/CO2燃烧方式不仅易于分离和收集CO2,同时可有效地控制SO2和NOx排放,是一种能够综合控制燃煤污染物排放的新型高效洁净煤燃烧技术.并从模式系统选择、电厂布局、燃料类型的选择、制氧厂规模及发电效率等方面...     

O2/CO2气氛下烟煤燃烧过程中S的析出特性

通过X射线光电子能谱仪对徐州烟煤中S的存在形态进行分析,在常压热重分析仪上进行了烟煤在模拟空气和不同O2/CO2浓度下的燃烧试验,并通过傅里叶变换红外光谱仪对其中S的释放进行测量。结果发现,在模拟空气气氛和30%O2/70%CO2气氛下,煤燃烧过程中SO2的排放浓度随时间呈双峰析出;在21%O2/79%CO2气氛下,SO2浓度随时间变化出现3个峰值;在高O2浓度下(不小于40%)时,SO2随时间呈单峰析出。在空气气氛下,烟煤燃烧的SO2总生成量比在同等O2浓度的O2/CO2气氛下小;随着O2浓度的提高,O2/CO2气氛下烟煤燃烧的SO2总生成量先升高后减小。     

空气燃烧与O2/CO2燃烧气氛下水蒸气对石灰石煅烧/硫化特性的影响

在管式炉上进行了空气燃烧及O2/CO2燃烧下美国石灰石与宜兴石灰石的煅烧后硫化实验。分析水蒸气浓度对2种燃烧方式下石灰石钙转化率的影响，并分析硫化产物的孔结构特征、表观形貌及成分。结果表明，水蒸气在石灰石硫化反应初期对钙转化率几乎无影响，在反应后期对硫化反应有显著的促进作用。水蒸气的存在促进了产物层内固态离子扩散，且使得硫化产物粒径更大。较大粒径的晶粒降低了气固扩散阻力，在反应未充分时为硫化反应提供充足的缝隙。水蒸气的存在促进了产物层的结焦现象，空位缺陷沿着晶粒边缘发生迁移，造成反应气体逆向流动，促进了硫化反应。     

O2/CO2燃煤气氛下有机钙再燃脱硝性能

采用沉降炉实验系统研究了O2/CO2燃煤气氛下醋酸钙、醋酸调质石灰石和木醋调质石灰石再燃脱硝性能,探索了CO2浓度、温度、再燃比、氧浓度、停留时间、SO2、氨氮比等反应参数对再燃和先进再燃脱硝的影响。结果表明：O2/CO2气氛下,提高CO2浓度有助于有机钙再燃脱硝反应。有机钙再燃和先进再燃脱硝适宜工况参数：温度范围1223~1373 K、再燃比为14%~17%、再燃区入口氧浓度为3%左右、停留时间为0.8 s,氨氮比为0.75。典型工况条件下,有机钙基本再燃脱硝效率为62.0%~82.7%,先进再燃脱硝效率88.3%~95.6%。醋酸和木醋调质石灰石再燃和先进再燃脱硝性能略优于醋酸钙。O2/CO2气氛下有机钙再燃在最佳脱硫温度下不能获得最大脱硝效率,先进再燃可以明显改善脱硝性能。最佳反应条件下木醋调质石灰石先进再燃脱硫脱硝效率分别为73.2%和94.8%。     

燃煤细颗粒和颗粒团动力学特性的比较

为研究颗粒团的动力学特性，利用可视化技术对声波场中颗粒和颗粒团的声波夹带进行了实验研究。在相同的实验条件下，拍摄到大颗粒团和小颗粒的声波夹带位移振幅分别为12.6 mm 和12.5 mm，相对应的张驰时间比约为1；用扫描电镜观测低压电称冲击器(ELPI)收集到的颗粒和颗粒团，发现在同一级收集盘上，能收集到较大的颗粒团和较小的颗粒，再次证明了大颗粒团和相应的小颗粒具有相近的空气动力学特性。利用颗粒团的分形特性对可视化实验中颗粒团的声波夹带进行理论分析，计算得到实验中观测到的颗粒团和颗粒的张驰时间比为1.03，与实验结果吻合。这说明与相同质量的单颗粒相比，具有分形体特征的颗粒团的气流跟随性被增强，可能不利于利用惯性分离的方法脱除气流中的颗粒团。     

煤在O_2/CO_2及O_2/N_2气氛下燃烧NO析出规律的实验研究

以阳泉无烟煤(YQ)、聊城贫煤(LC)和里彦烟煤(LY)为研究对象,在卧式管状炉上重点考察了O2/N2和O2/CO2气氛下,三种煤粉燃烧过程中NO的析出规律。实验结果表明O2/CO2气氛能够减小NO的析出速率,并且降低NO的转化率。相比较O2/N2气氛,NO析出曲线平坦,峰值小,持续时间长,在1 173 K的温度条件下,YQ、LC和LY的NO转化率分别为31.45%、20.58%、17.73%,比相应的O2/N2气氛下降低了20.48%、12.42%和24.78%。在1 173 K范围内,提高温度对O2/N2和O2/CO2气氛下的NO转化有均有促进作用,超过此温度则转化率变化不明显。CaCO3的加入促进了NO的析出,并且YQ、LC在Ca/S小于2,LY在Ca/S小于3时,随着CaCO3量的增加NO转化率提高较为明显,进一步提高Ca/S,则固硫剂的作用有所削弱。相对于O2/N2气氛,O2/CO2气氛下的加钙脱硫可以抑制NO的生成,相同条件下的NO转化率可降低25%左右。