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。     

生活垃圾典型组分富氧燃烧动力学研究

利用热重分析法研究城市生活垃圾典型组分在O2/N2气氛下富氧燃烧特性。结果表明:富氧燃烧会改善燃烧状况,随着氧气浓度的提高,各典型组分的TG曲线变化明显,失重峰都有不同程度的变大,其中厨余垃圾的失重峰变化最为明显;氧气浓度对着火温度几乎没有影响,综合燃烧特性指数会随氧气浓度增大而增大,燃烧效果变好,活化能会降低,指前因子会增大。     

不同O2/CO2比例气氛下富氧燃烧锅炉热力计算对比分析

采用富氧燃烧可以显著减少阻燃空气量以及烟气中非可燃气体含量,使得锅炉节能减排更加有效.不同的O2/CO2气氛下,富氧燃烧锅炉的燃烧状况随之变化,随着氧浓度的升高,炉膛内燃烧强度增强,理论燃烧温度升高,炉膛内辐射吸热量增加.介绍了富氧燃烧技术的基本特点,分析了不同O2/CO2比例气氛下富氧燃烧锅炉结构的不同,通过计算找到合适比例气氛下的富氧燃烧锅炉.     

O_2_CO_2气氛快速升温煤焦低温氮吸附等温线形态分析

利用热力工况与实际煤粉炉相似的沉降炉实验装置,在快速升温条件下制备了两种燃烧气氛(O2/CO2和O2/N2)、不同O2浓以及不同停留时间下的煤焦试样,采用AS-AP2020M型全自动比表面积及孔隙度分析仪测定了各煤焦试样的低温氮吸附等温线.分析表明,各不同条件下获取的煤焦试样的吸附等温线形态均为典型的Ⅱ型吸附等温线(即反S型),煤焦具有小至分子级的孔(孔径约0.86nm)大至无上限孔(相对)的较连续的完整的孔体系.吸附回线形态的分析可知,煤焦试样的孔隙可能包含大量不产生吸附回线的盲孔(一端封闭的圆筒孔、一端封闭的平行板状或劈尖状孔)以及部分的裂缝孔隙.结果表明,燃烧气氛的改变并未使得煤焦燃烧过程孔隙的形成与发展发生显著的变化,但与O2/N2气氛相比,在O2/CO2气氛下所取焦样的等温线与之存在着细微的差别,其表明不同条件下的焦样存在着不同的孔径分布.实验结果为进一步研究高浓度CO2气氛下煤粉的燃烧过程及其与常规燃烧模式的差异提供了一定的帮助.     

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。     

循环流化床富氧燃烧技术的试验研究

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。简要介绍了循环流化床富氧燃烧技术的国内外研究现状,进行了不同氧含量的O2/CO2气氛和O2/N2气氛下的循环流化床煤燃烧试验研究,比较了其燃烧特性及SO2、NOx排放特点,为循环流化床富氧燃烧技术的工业化应用做了基础和重要的准备。     

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.     

初始氧浓度对锅炉富氧燃烧和NOx排放的影响

针对某电站300MW燃煤锅炉,基于专门开发的CFX-TASCFLOW软件平台,将额定负荷下空气气氛、不同初始氧浓度φ(O2=21%、30%、35%、40%)的O2/CO2气氛,共五种工况下的炉内流动、燃烧及污染物生成进行了数值模拟。计算结果表明:O2/CO2燃烧方式下,炉膛出口烟气中CO2的浓度均可达到90%以上,便于CO2的回收;随着初始氧浓度的增大,炉内的火焰温度提高,沿炉膛高度方向温度的降低幅度增高,炉膛出口烟气温度降低,NOx的生成量小于空气气氛;飞灰可燃物在初始氧浓度为21%时最高,在初始氧浓度增至30%～40%时,飞灰可燃物大幅度下降;30%的初始氧浓度是比较合理的富氧燃烧浓度。     

O_2_CO_2气氛下煤燃烧产物的热力学分析

利用ASEPN PLUS软件平台对O2/CO2气氛下煤的燃烧产物进行了热力学模拟计算,计算中对煤在O2/CO2气氛下和空气中的燃烧产物进行了对比,研究在O2/CO2气氛下燃烧温度、过量氧系数φ对煤燃烧产物的影响。结果表明,煤在O2/CO2气氛下燃烧,形成的NOx量远低于空气气氛中的生成量;随温度和φ增大,NOx量增大;温度对SO2和SO3量的生成影响很小;当φ<1时,随φ增大SO2的量增大,当φ>1时,φ变化对SO2量影响不大;随φ增大,SO3有微量增长。计算表明应用ASPEN PLUS模拟煤的富氧燃烧是可行的。     

不同试验规模的富氧煤粉燃烧研究进展

分析总结了不同规模燃烧试验装置上获得的富氧煤粉燃烧研究成果及进展,并对今后富氧煤粉燃烧的发展进行了展望。实验室规模研究表明,在相同O2浓度条件下O2/CO2气氛煤粉燃烧气体和颗粒温度比O2/N2气氛低,燃尽时间延长,但提高O2浓度可明显改善煤粉着火及燃烧特性。中试规模研究表明,再循环烟气比例、一、二次风O2浓度和二次风预热温度对富氧燃烧煤粉着火及火焰稳定性有重要影响。要达到与空气煤粉燃烧相匹配的燃烧与传热效果,O2/CO2气氛中O2浓度一般在27%～35%,此值主要与煤种有关。     

O2/CO2气氛下循环流化床煤燃烧污染物排放的试验研究

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。进行了O2/CO2气氛和O2/N2气氛下的循环流化床煤燃烧试验,重点分析了煤燃烧生成的污染物NOX、SO2的排放规律及石灰石脱硫效率,进行了循环流化床富氧燃烧系统的平衡分析并得到了相关试验的证实,为循环流化床富氧燃烧技术的工业应用做了基础和重要的准备。图9表2参9     

Thermal analysis and kinetics of coal during oxy-fuel combustion

The pyrolysis and oxy-fuel combustion characteristics of Polish bituminous coal were studied using non-isothermal thermogravimetric analysis. Pyrolysis tests showed that the mass loss profiles were almost similar up to 870℃ in both N_2 and CO_2 atmospheres, while further mass loss occurred in CO_2 atmosphere at higher temperatures due to char-CO_2 gasification. Replacement of N_2 in the combustion environment by CO_2 delayed the combustion of bituminous coal. At elevated oxygen levels, TG/DTG profiles shifted through lower temperature zone, ignition and burnout temperatures decreased and mass loss rate significantly increased and complete combustion was achieved at lower temperatures and shorter times. Kinetic analysis for the tested coal was performed using Kissinger-Akahira-Sunose(KAS) method. The activation energies of bituminous coal combustion at the similar oxygen content in oxy-fuel with that of air were higher than that in air atmosphere. The results indicated that, with O_2 concentration increasing, the activation energies decreased.     

Investigation of Coal Fueled Chemical Looping Combustion Using Fe_3O_4 as Oxygen Carrier：Influence of Variables

Chemical-looping combustion (CLC) is a novel combustion technique with inherent CO2 separation.Magnetite (Fe3O4) was selected as the oxygen carrier.Shenhua coal (Inner Mongolia,China),straw coke and natural coke were used as fuels for this study.Influences of operation temperatures,coal to Fe3O4 mass ratios,and different kinds of fuels on the reduction characteristics of the oxygen carrier were investigated using an atmosphere thermogravimetric analyzer (TGA).Scanning electron microscopy (SEM) was used to analyse the characteristic of the solid residues.Experimental results shown that the reaction between the coal and the oxygen carrier become strong at a temperature of higher than 800℃.As the operation temperature rises,the reduction conversion rate increases.At the temperatures of 850oС,900℃,and 950℃,the reduction conversion rates were 37.1%,46.5%,and 54.1% respectively.However,SEM images show that at the temperature of higher than 950℃,the iron oxides become melted and sintered.The possible operation temperature should be kept around 900℃.When the mass ratios of coal to Fe3O4 were 5/95,10/90,15/85,and 20/80,the reduction conversion rates were 29.5%,40.8%,46.5%,and 46.6% respectively.With the increase of coal,the conversion rate goes up.But there exist an optimal ratio around 15/85.Comparisons based on different kinds of fuels show that the solid fuel with a higher volatile and a more developed pore structure is conducive to the reduction reactivity of the oxygen carrier.     

烟煤与石油焦掺混燃烧特性研究

以小型试验台上煤焦混粉燃烧试验为基础,对烟煤与石油焦的燃烧特性,混合粉的着火性能,燃烧特性,以及煤粉细度,配风条件和热负荷强度对燃烧过程的影响进行了分析研究。     

O2/CO2气氛下炉内煤粉切圆燃烧数值研究

对某电厂600 MW切圆燃烧锅炉进行了O2/CO2气氛下炉内流动、传热和燃烧过程的数值研究。结果表明:在O2/CO2气氛下,随着氧气摩尔浓度的增加,炉内温度升高,高温区变大,对煤粉的着火燃烧有利;但考虑到燃烧器安全和水冷壁结渣,氧气摩尔浓度不能太高,对燃用文中煤质的锅炉其极限摩尔浓度在40%至45%之间。O2/CO2气氛对现有切圆燃烧锅炉的上层燃烧器煤粉的燃烧影响较小,对下层燃烧器煤粉的燃烧影响较大。与空气气氛煤粉燃烧相比,炉内火焰中心上移,且在氧气摩尔浓度不太高时,炉内温度分布特性有利于防止水冷壁的结渣。     

O_2_CO_2气氛下痕量元素迁移特性试验研究

在管式炉上进行徐州烟煤的燃烧试验,采用电感耦合等离子体光谱质谱联用仪(ICP-MS)对燃烧剩余灰渣进行测定.研究了不同温度和不同燃烧气氛(空气气氛和O2/CO2气氛)下痕量元素的迁移特性.结果表明,煤燃烧过程中,痕量元素Cr、Mn、Ni、Zn、Cd、Pb在灰渣中富集,As挥发率达70%以上.随着温度的升高,大部分痕量元素在灰渣中的含量降低,Mn、Ni、Cr在灰渣中的含量相对比较稳定.O2/CO2气氛下,各元素随温度的变化趋势并未受到影响,但整体上O2/CO2气氛下各痕量元素在灰渣中的含量要大于空气气氛下的,随着温度的升高,O2/CO2气氛和空气气氛下痕量元素在灰渣中的含量越来越接近,说明燃烧气氛对痕量元素迁移的影响随温度升高而减弱.     

CO_2浓度对煤焦燃烧及污染物排放特性影响的试验研究

在热重分析仪上进行了燃烧特性试验,考察了CO2浓度对徐州烟煤及其煤焦燃烧特性的影响,并在固定床反应器上研究了CO2浓度对烟煤燃烧过程中气态污染物排放特性的影响.结果表明:在相同CO2浓度下,随着CO2浓度的提高,煤及煤焦的着火温度略有上升,燃尽温度明显升高,煤焦的燃尽时间显著延长;SO2排放浓度随时间增加呈双峰析出,其排放量随CO2浓度的提高而减少;NO排放量随CO2浓度的提高而减少;CO排放量随CO2浓度的提高而增加;当温度低于烟煤的燃尽温度时,CO2对煤焦的气化作用使CO排放量大幅增加.     

空气与O2＋CO2气氛下钙基脱硫剂固硫规律的实验研究

对合山烟煤在空气及O2 CO2气氛下燃烧时,SO2的排放CaCO3的固硫规律进行了实验研究。实验结果表明：煤灰中的CaO有明显的自固硫作用;CO2的存在对CaCO3的固硫过程有显著的促进作用;在温度和钙与硫之比一定时,需要优化CO2的含量。这些结果为O2 CO2循环燃烧方式下污染物排放的综合治理奠定了基础。