O_2/CO_2条件下生物质焦和煤焦燃烧动力学特性

为得到富氧条件下生物质焦和煤焦的燃烧动力学特性规律,利用热重研究了麦秆焦,木屑焦以及烟煤焦在富氧气条件下的燃烧特性。实验结果表明:无论是生物质焦还是煤焦,相同的O2浓度下,O2/CO2气氛下焦样的着火相对于O2/N2气氛均发生了延迟,燃烧特性指数也均低于O2/N2气氛下对应值;在O2/CO2气氛和O2/N2气氛下,随着O2浓度的增加,焦样的着火温度均降低,燃烧特性指数增大,且提高O2浓度对煤焦着火的改善程度显著优于木屑焦。     

O_2/CO_2气氛下煤混生物燃烧SO_2生成特性研究

通过管式炉研究煤混生物质在O_2/CO_2气氛下燃烧生成SO_2特性与O_2/N_2气氛下SO_2生成特性比较,改变O_2/CO_2气氛中氧气浓度、生物质掺混比例以及燃烧温度等方法。发现O_2/CO_2气氛能明显降低SO_2生成,氧气浓度提高了燃烧前期SO_2的生成,降低后期SO_2生成,少量生物质的掺混就能明显降低SO_2的生成,燃烧温度的提高能使焦炭燃烧过程中较难析出的SO_2加快析出。     

O_2/CO_2气氛下煤粉燃烧NO排放特性

在沉降炉上对O_2/CO_2气氛下超细煤粉(0~20,μm)、大粒径煤粉(70~100,μm)以及二者混合煤粉NO的生成特性进行了研究,结合红外光谱分析研究了煤焦表面含氧官能团与NO生成之间的关系.结果表明:随着挥发分析出燃烧和煤焦燃烧的进行,NO沿炉子长度方向分布呈现为"M"型.入口气氛中氧体积分数提高,NO生成速度加快,入口附近NO体积分数峰值提高,炉子出口附近NO体积分数并未同步提高.煤粉粒径分布不同,沿炉子方向NO分布曲线形态不同,NO峰值出现位置发生改变.入口氧体积分数不同,煤焦表面含氧官能团生成规律不同,煤焦表面含氧官能团增加,有利于降低NO的生成.     

O_2/CO_2气氛下甲烷燃烧中NO_x转化过程的CHEMKIN模拟

采用CHEMKIN中的PFR模型对CH4在不同气氛(O2/CO2和O2/N2)下的燃烧过程进行单程模拟来研究NH3的转化和NOx生成过程,并引入烟气再循环对其进一步模拟来研究实际富氧甲烷燃烧NOx排放机理。结果表明:富燃料燃烧时CO2气氛下的NOx排放比N2气氛高,贫燃料燃烧时2种气氛的NOx排放相当。CO2气氛下,引入烟气再循环后,过氧系数λ=0.7时,NOx排放比单程时降低95%;λ=1.2时比单程降低18%。烟气再循环是导致富氧甲烷燃烧低NOx排放的主要因素。     

O_2/CO_2气氛下煤粉燃烧中NO_x转化机理的CHEMKIN模拟

采用CHEMKIN软件中的PFR模型对不同气氛(O_2/CO_2和O_2/N_2)下煤粉燃烧过程中燃料氮NH_3的转化和NO_x生成机理进行模拟,并在模型中首次引入外部的湿烟气再循环来模拟实际富氧煤粉燃烧过程中NO_x的生成机理及影响因素。通过CHEMKIN模拟可以较为准确地定量分析富氧燃烧条件下燃料N的转化规律,富氧燃煤过程中引入再循环烟气可降低燃料N向NO的转化率,其中碳黑与NO的反应对再循环烟气中NO的还原起主要作用。     

O_2/CO_2气氛下煤粉燃烧特性及动力学分析

采用热重实验系统进行了煤粉在O_2/N_2和O_2/CO_2气氛下的燃烧实验,研究了氧体积分数和粒径对燃烧特性的影响.实验结果表明,氧体积分数越高、粒径越小,煤粉的燃烧特性越好.在氧体积分数较高时,煤粉在O_2/CO_2气氛下的反应比在O_2/N_2气氛下进行得慢;而氧体积分数较低时,煤粉在O_2/CO_2气氛下的反应比在O_2/N_2气氛下进行得快.此外,采用Coats-Redfern积分法、Flynn-Wall-Ozawa积分法和Kissinger-Akahira-Sunose积分法对煤粉在程序升温过程中的燃烧反应做了相应的动力学分析.结果表明,O_2/N_2和O_2/CO_2气氛下不同氧体积分数时的煤粉燃烧反应动力学参数表观活化能E和指前因子A之间具有动力学补偿效应.煤粉燃烧过程中在同一转化率下的表观活化能E随其粒径的减小而降低.     

O_2/CO_2气氛下燃煤颗粒汞的生成特性

针对电厂煤燃烧过程,采用煤粉沉降炉在O_2/CO_2和空气燃烧气氛下进行了煤添加KCl、KBr和CaBr_2的燃烧试验.KCl、KBr和CaBr_2添加比例(质量分数)分别为0.1%、0.3%和0.5%,,燃烧温度为1,050,℃.收集了各燃烧过程的飞灰样品,对收集的飞灰进行了Hg含量测定,并与同等添加条件下空气气氛中颗粒汞的生成情况进行比较.试验及分析结果表明:O_2/CO_2气氛下,添加KBr对颗粒汞转化促进作用较KCl明显,并且随着添加比例增大,颗粒汞转化率升高.空气气氛下,添加CaBr_2对颗粒汞生成的促进作用并非随着添加比例的增大而不断增长,然而O_2/CO_2燃烧气氛的促进作用要高于空气气氛下CaBr_2添加比例为0.5%时灰样集聚现象的抑制作用.     

O_2/CO_2气氛下粒径对煤粉燃烧特性的影响

利用热重分析法研究了粒径和氧气浓度对煤粉O_2/CO_2燃烧特性的影响。结果表明,在O_2/CO_2气氛中,减小煤粉粒径能和提高氧浓度均可以改善阳泉无烟煤的燃烧特性。随着氧浓度增加,煤粉的着火温度和燃尽温度均有所下降,燃尽时间缩短,煤粉的反应活性增强。     

典型煤种O_2/CO_2/H_2O气氛下中高温燃烧时NO的生成特性

利用自制恒温热分析系统研究了大同烟煤和阳泉无烟煤在O_2/CO_2/H_2O气氛下中高温燃烧时NO的释放行为,并与O_2/N_2和O_2/CO_2气氛下的情况进行了对比分析.结果表明:当氧气体积分数为5%时,大同烟煤在O_2/CO_2和O_2/N_2气氛下燃烧时只有一个NO体积分数峰,而在O_2/CO_2/H_2O气氛下却变成一前一后2个峰;当氧气体积分数升高到21%后,大同烟煤在O_2/CO_2/H_2O气氛中的NO释放过程又变为一个体积分数峰;阳泉无烟煤的NO释放过程与大同烟煤类似;大同烟煤在O_2/CO_2气氛中的NO排放量始终低于O_2/N_2气氛中;由于低氧气体积分数下H_2O气化反应的影响,大同烟煤在O_2/CO_2/H_2O气氛中的NO排放量在高温下高于O_2/CO_2气氛中;氧气体积分数升高后,大同烟煤在O_2/CO_2/H_2O气氛中的NO排放量又低于O_2/CO_2气氛中;阳泉无烟煤的NO排放量高于大同烟煤,但其不同气氛下的变化趋势与大同烟煤一致.     

柴油在O_2/CO_2氛围下燃烧特性模拟和试验

为研究柴油在O_2/CO_2氛围下的着火特性,提出了柴油表征燃料(正庚烷)在65%O_2/35%CO_2氛围下的着火延迟时间模型.该模型考虑到了O_2和CO_2对燃烧反应速率的影响,得到了温度和着火延迟时间的关系,推导出了着火延迟时间的计算公式,运用稳定状态法对正庚烷的基元反应进行缩减,计算了正庚烷在空气和65%O_2/35%CO_2氛围下的着火延迟时间;搭建了定容燃烧弹可视化试验系统,对柴油在空气和65%O_2/35%CO_2氛围下的着火过程进行了可视化研究;对试验所得的着火延迟时间、火焰浮起长度和燃烧压力变化进行了比较分析.结果表明:该着火延迟时间模型可以很好地模拟柴油在65%O_2/35%CO_2氛围下的着火过程,柴油在此氛围下的着火延迟时间变化非常明显,比在空气氛围下缩短了50%;柴油在此氛围下的火焰浮起长度短于在空气氛围中的;喷油压力的改变会对柴油的着火延迟时间及定容燃烧弹内的最大燃烧压力产生影响.     

高浓度CO2气氛下煤焦异相还原NO的量子化学研究

氧燃烧技术是一种能综合控制燃煤污染排放的新型燃烧技术,循环烟气中NOx被碳氢化合物的均相、煤焦(碳)异相还原,使得NOx排放大为降低.高浓度CO2气氛是氧燃烧技术的最大特点之一,为了研究高浓度CO2气氛下煤焦(碳)异相还原NO相关反应,采用了密度泛函计算方法B3LYP/6-31G(d),计算煤焦(碳)异相还原NO反应以及CO和O2影响NO还原过程的相关反应,优化得到反应路径上稳定点的几何构型;采用QCISD(T)/6-311G(d,p)方法计算得到了反应过程中各稳定点的能量,并计算得到活化能;使用经典过渡态理论计算反应速率常数,得出每个反应的阿累尼乌斯表达式,研究了详细反应路径和机理.初步探讨了氧燃烧方式下煤焦异相还原NO机理,获得了重要相关反应的反应路径和动力学参数;并且为进一步研究煤焦与多种气体联合作用机理提供了理论基础.     

空气分级燃烧下NO_x生成特性的研究

利用数值模拟方法对空气分级燃烧下NOx的生成特性进行了研究,分析了燃烧器附近局部区域和炉膛整体区域NOx的反应速率,得到了不同燃尽风率下NOx的生成特性.结果表明:NOx主要产生于燃烧初期,当燃料与O2混合不充分时会发生NOx的还原反应;从炉膛整体来看,燃料型NOx的生成速率明显大于热力型NOx,主燃区和燃尽区均生成燃料型NOx,而热力型NOx几乎只在温度很高的主燃区生成,且对O2体积分数的敏感性弱于燃料型NOx;主燃区和燃尽区NOx反应速率的主要控制因素分别为O2体积分数和焦炭燃烧速率;燃尽风率增大,主燃区NOx生成速率和生成区域减小,还原区域增大,NOx排放质量浓度明显减小.     

O_2/CO_2气氛下沙柳燃烧特性及动力学研究

文章采用TG-DTG-DTA联用技术,对内蒙古沙柳在不同O_2/CO_2浓度下的燃烧特性进行研究,并运用Coats-Redfern法和Malek法对沙柳挥发分燃烧和焦炭燃烧两个阶段进行了动力学分析。结果表明:随着O_2浓度的增加,沙柳着火温度升高,最大燃烧速率温度和燃尽温度降低,燃尽残余量降低;可燃性指数、燃尽性指数和综合燃烧特性指数均呈现增长趋势;挥发分燃烧阶段机理函数由化学反应F3转变为成核和生长A1,焦炭燃烧阶段机理函数由二维扩散转变为一维扩散;两个阶段表观活化能E和频率因子A均随O_2浓度的增大而增大。     

不同O_2/CO_2配比下锅炉的富氧燃烧特性研究

通过对常规空气燃烧锅炉部分计算参数、公式进行修正,开发了新型的富氧燃烧计算模型。针对某200 MW富氧燃烧锅炉,得到了不同O_2/CO_2配比下绝热火焰温度特性、传热特性、锅炉效率以及辐射与对流传热的占比等;并研究了三原子气体份额、灰及焦炭份额和有效辐射层厚度对火焰黑度的影响,对掌握富氧燃烧锅炉热力性能及锅炉设计具有指导意义。     

O_2/CO_2燃烧方式下锅炉对流传热系数的修正算法和数值研究

采用热力计算与数值模拟相结合的方法,对富氧燃烧方式下锅炉对流受热面的传热特性进行研究,荻得了富氧气氛受热面对流传热系数的变化规律,由此提出了对流传热系数的修正算法.采用该算法,以某电厂300 MW锅炉为例,分别对空气燃烧方式和O2/CO2:燃烧方式下的各受热面进行了热力计算,并将计算结果与模拟结果进行了对比分析,结果两者相吻合,表明修正算法是可行的.分析结果还表明:富氧气氛下烟气的传热能力增强,即相同的受热面积传热量增加.     

O_2/CO_2气氛下石灰石硫化特性实验研究

为了探讨石灰石在O2/CO2气氛下的硫化特性,利用管式炉在O2/CO2气氛下对石灰石从温度、CO2浓度、石灰石粒径、种类、硫化方式方面进行了硫化实验研究。实验结果发现,在本实验条件下,钙的转化率随着温度的升高,CO2浓度的升高,粒径的减小而升高,不同石灰石种类的硫化特性有一定差异,间接硫化的钙转化率高于直接硫化钙转化率。     

O_2/CO_2气氛下生物质半焦加压燃烧特性的实验研究

利用Thermax500加压热重分析仪（PTGA）,研究了压力对木屑半焦富氧燃烧反应特性的影响。结果表明,压力从0 MPa升高到1.0 MPa,半焦燃烧反应向低温方向移动,反应速率加快,促进了燃烧反应的进行。压力由1.0 MPa继续升高,其对燃烧的促进作用减弱。当压力由1.3 MPa升高到1.6 MPa时,半焦燃烧反应反而向高温方向移动,同时反应速率减慢,过高的压力对燃烧反应起抑制作用。     

Oxy-Steam燃烧方式下的NO生成特性

以甲烷掺混氨气为燃料对oxy-steam气氛下NO生成特性进行实验和模拟研究.在常压柱塞流反应器中开展了一系列O_2/N_2和O_2/H_2O气氛的对比实验,当量比从富燃至贫燃(1.6、1.0、0.2),温度范围为973~1,773,K.实验结果表明,O2/H_2O气氛下高浓度的水蒸气在当量和贫燃工况下抑制NO的生成,而在富燃工况下促进NO生成.更新并构建的详细化学机理能够很好地重现并解释实验中NO的生成特性.当量和贫燃工况下,极少的O基团抑制了反应NH_2+O H+HNO从而抑制了NH_2→HNO→NO反应路径,最终降低了NO的生成.富燃工况下,充足的OH基团显著促进了反应NH_2+OH=NH+H_2O从而促进了NH_2→NH→HNO→NO反应路径,最终增加了NO的生成.     

高体积分数CO_2气氛下NO-煤焦反应特性

以李家塔烟煤和锦界烟煤煤焦为研究对象,利用固定床反应器系统,研究了高体积分数CO2气氛下煤焦异相还原NO的反应特性,分析了反应气氛、CO2体积分数、O2体积分数、NO初始体积分数和热解温度等对煤焦还原NO的影响.结果表明:反应气氛中高体积分数CO2的存在不利于煤焦还原NO,且CO2体积分数越大,越不利于NO还原;当反应温度较低时,反应气氛中O2对煤焦还原NO具有一定的促进作用,但当反应温度较高时则不利于NO还原;随着NO初始体积分数增大,NO还原率降低;随着热解温度的升高,煤焦还原NO的能力下降.     

煤焦在O_2和CO_2的反应过程中氮的析出特性研究

通过分析焦炭N与O2、CO2的反应,研究焦炭N转化为含N产物的化学过程和析出特性。实验在固定床反应器上进行,压力为0.1~1.0 MPa。结果表明:O2、CO2和N2等主要检测产物与反应气体有关。在较宽的压力和CO2体积分数范围内,焦炭N与CO2反应生成N2的反应具有很高的选择性。以O2和CO2为反应气体时,反应压力对气化产物的分布影响较小。当O2作为气化剂时,NO和HCN是主要产物,而且其他检测产物会由这些主要产物在焦炭表面相互反应得到。