高压O2/CO2气氛下煤焦理论计算研究

研究表明在6MPa压力,富氧浓度为30%的条件下的增压富氧燃烧的经济性可以达到最佳。在此气氛下用一个简单的燃烧模型对碳球燃烧的情况进行理论计算,与空气气氛下的燃烧情况作对比,得到增压富氧燃烧在煤粉的燃烧时间和对烟气捕集回收二氧化碳上的优越性。从而为增压富氧燃烧的进一步发展提供理论基础。     

O2/CO2气氛下煤燃烧NOx排放特性的实验研究

利用管式电阻炉在O₂/CO₂气氛和O₂/N₂气氛下对煤粉燃烧过程中NO_x排放特性进行实验,研究在不同停留时间、炉内燃料/氧化学当量比、温度、氧浓度等因素对燃煤过程中NO_x放特性的影响,并对这两种燃烧方式下NO_x的排放特性进行对比。结果表明:在O₂/CO₂气氛下NO_x的生成量要远远低于O₂/N₂气氛下NO_x的生成量。随着停留时间的延长,NO_x沿程释放特性是先增大后减少。随着燃料/氧化学当量比的增加,NO_x排放浓度也呈现出先增加后降低的趋势。随着炉内温度的增加,2种气氛下NO_x的排放浓度均增加。随着氧浓度的提高,NO_x排放浓度增大。     

O2/CO2气氛下石灰石脱硫特性的研究

在沉降炉中进行了石灰石的脱硫特性研究.表明用20%O2+80%CO2的混合气体作助燃气时比用空气作助燃气时有较好的脱硫效果,并能减少NOx的排放,是一种新的能同时控制CO2,SO2和NOx三种污染物的好方法.图8参8     

O2/CO2气氛下生物质混煤燃烧SO2排放特性的实验研究

在水平管式炉上通过在线烟气分析仪研究了O2/CO2气氛下生物质混合比例、温度、燃烧气氛及氧浓度对生物质混煤SO2排放特性的影响规律。结果表明,O2/CO2气氛下,随着生物质混合比例的增大,生物质混煤SO2释放峰值减小,SO2排放完毕的时间减少,SO2的排放量降低;随着温度的升高,生物质混煤SO2的排放量增加。O2/CO2和O2/N2气氛下随着氧浓度的增大,生物质混煤SO2的排放量均增加。相同氧浓度时,O2/CO2气氛下生物质混煤SO2的排放量略小于O2/N2气氛下的情况,其降低幅度约为5%左右。     

O2/CO2气氛下考虑斯蒂芬流的碳粒燃烧模型

针对富氧燃烧中的O2/CO2气氛,考虑表面氧化反应、表面还原反应和斯蒂芬流,建立了新的碳粒燃烧理论模型.实验表明,与未考虑斯蒂芬流的模型相比,该模型的预报结果与实验值符合得更好.对斯蒂芬流影响的分析计算显示,无论斯蒂芬流存在与否,燃烧速率均随氧体积分数(20%和30%)、粒径(100～240,μm)、表面温度(1,750～1,900,K)、环境气体温度(1,200～1,400,K)的增大而增大,但由于斯蒂芬流阻碍了反应气体向颗粒表面的扩散,减缓了反应进程,因此在本文计算条件下,新模型计算得到的燃烧速率比未考虑斯蒂芬流的情况低1/4～1/3.     

O2/N2和O2/CO2气氛下煤半焦-生物质的混燃特性及影响因素

为掌握煤半焦与生物质在O₂/N₂和O₂/CO₂条件下的混燃特性及其影响因素,采用全自动物理化学吸附仪获得了煤半焦-生物质混合燃料的孔隙结构,采用热重实验分析了两种燃料的混燃特性和反应动力学,通过多元线性回归法研究了燃料比、比表面积与混燃特性参数之间的关系。结果表明,O₂/N₂气氛下,掺混生物质可改善煤半焦的着火、燃尽及综合燃烧特性;O₂/CO₂气氛下,掺混生物质能改善煤半焦的着火特性,但会延迟其燃尽。混燃的活化能在低温区和高温区有显著差异,生物质掺混比增大,两个温区的活化能都降低;两种气氛下,低温区的活化能相近,但O₂/CO₂气氛下高温区的活化能显著高于O₂/N₂气氛下的。O₂/N₂气氛下孔隙结构对燃烧特性的影响更显著,而O₂/CO₂气氛下...     

O2/CO2气氛添加CaCO3对徐州烟煤PM2.5排放的影响

采用管式炉研究了在O2/CO2气氛下添加CaCO3对PM2.5(空气动力学直径小于2.5,μm的颗粒物)排放特性的影响.试验采用荷电低压撞击器(ELPI)采集和分析燃烧后的PM2.5.结果表明,添加CaCO3是燃烧过程中影响PM2.5生成的重要因素.添加CaCO3后,生成PM1的数密度和质量浓度均降低,而PM1-2.5的数密度和质量浓度均略有增加,PM2.5粒径分布均呈双峰分布,峰值点分别出现在0.2,μm和2.0,μm左右.随着CaCO3添加质量分数的增加,PM2.5中的S、Pb、Cu、Na和K几种元素的浓度呈下降趋势.     

流化床O2/CO2燃烧（Ⅱ）-高氧浓度的中试研究

为给大型循环流化床O2/CO2燃烧系统在高氧气浓度下的燃烧提供参考,在燃烧室直径140 mm、高度6 000 mm的0.15 MW循环流化床燃烧试验系统上,在O2/N2气氛中,进行了煤在高氧浓度下的燃烧试验。实验结果表明,在一次风氧气浓度49.0%～53.3%、二次风氧气浓度50.8%～56.0%时仍可以安全、稳定燃烧。煤在燃烧过程中SO2收率为92.2%～94.0%,配风对SO2收率影响不大。不同风量配比下,NOx收率为6.71%～7.64%,N2O收率为5.13%～7.23%。降低一次风氧量,有助于降低NOx收率和N2O收率。推迟二次风加入时间,有助于降低N2O收率,但会使NOx收率升高。     

神华煤粉在CO2和N2高温气氛下SOx生成释放规律的研究

通过在固定反应床实验系统上,进行了不同燃烧气氛、不同氧气体积浓度、不同燃烧环境温度及不同颗粒粒径下神华煤粉的燃烧实验,在实验过程中对气体污染物SOx生成释放规律进行了研究。发现了CO2气氛下SOx呈现双峰现象,即在煤粉燃烧过程中,S元素转化成SOx的过程分为挥发分释放阶段和焦炭燃烧阶段。SOx释放过程中第一个峰的积分值占总积分值的百分比随着燃烧环境温度的升高而降低,即在较高的燃烧环境温度下SOx主要来源于无机硫化合物。在煤粉燃烧过程中,SOx生成释放曲线的2个峰值随着氧气浓度的升高而增加,SOx总生成量也略为增加;单位氧气消耗量生成的SOx(记为YSOx)随着燃烧环境温度的升高而升高;煤粉颗粒粒径对YSOx的影响规律不明显。高温1 600℃下,煤粉自固硫特性的作用下SOx的生成量与1 000℃时相当。     

O2/CO2气氛下煤粉燃烧反应动力学的试验研究

在热重分析仪上进行了模拟空气气氛及不同O2浓度(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并进行了动力学分析.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,在相同O2浓度的条件下,O2/CO2气氛下煤粉燃烧速率低,燃尽时间长;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,可燃性指数及燃尽指数明显提高;O2/CO2气氛下煤粉燃烧基本属于一级反应,动力学参数随燃烧气氛与煤质变化的不同有较大差异.     

CO2和H2O气氛下甲烷MILD富氧燃烧NO和CO生成机理

利用 Chemkin 软件中对冲火焰模型对 CO₂和 H₂O 气氛下甲烷 MILD 富氧燃烧进行详细数值模拟,对比了两种气氛下 NO 和 CO 的排放规律和生成机理．结果表明,MILD-CO₂燃烧模式下 CO 排放浓度约为 MILD-H₂O 燃烧模式下的 3 倍．敏感性分析发现 CO₂的分解会增加 CO 排放浓度,而 MILD-H₂O 燃烧模式下 H₂O 分解生成的 OH 基团促进了 CO 的氧化,降低了 CO 的排放浓度．同时,MILD-CO₂燃烧模式下 NO 排放浓度约为MILD-H₂O 燃烧时的 4 倍,且 MILD-H₂O 燃烧模式下 NO 生成对氧化剂进口温度的变化不敏感．通过分离 NO 生成路径发现,两种气氛下 N₂O 中间体路径主导了 NO 的生成,NO 再燃可以消耗 20%以上生成的 NO,其余路径相对不重要．结果表明 MILD-H...     

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。     

不同粒径煤粉在O2/CO2气氛下的燃烧特性

用TG研究了不同粒径煤粉在空气和O2/CO2气氛下的燃烧特性,对比分析了两种气氛下不同粒径对煤粉特征温度和特征指数的影响情况.结果表明,O2/CO2气氛下,粒径对煤粉燃烧的影响要大于空气气氛,且挥发分含量越高的煤种其影响越大.相比空气气氛,O2/CO2气氛下煤粉的燃烧特性随粒径变化会呈现较大的波动性,且随着煤种挥发分含量的增加,小粒径段煤粉的波动性增强.可以通过提高氧浓度来减少燃烧波动的影响.     

铁基添加剂调质石灰石用于O2/CO2燃煤脱硫的实验研究

利用水平高温管式炉实验装置探讨了O2/CO2气氛下铁基添加剂调质石灰石燃烧中脱硫特性。实验结果表明:铁基添加剂能改善石灰石的脱硫性能,950℃时氧化铁与二茂铁分别可以将石灰石的脱硫率由56.57%提高到61.97%和70.46%;铁基调质石灰石的脱硫性能受温度、钙铁摩尔比以及煤的含硫量的影响,850℃至950℃燃烧温度内,石灰石的脱硫率随温度升高而升高,氧化铁与二茂铁调质石灰石均在钙铁摩尔比为20时取得最大脱硫率。铁基添加剂可以改善煤的着火和燃烧性能。     

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     

H2O和SO2对钙循环捕集CO2碳酸化过程协同效应的研究

采用自制恒温热重系统研究了H₂O和SO₂对钙循环捕集CO₂的协同效应,并结合吸收剂的孔径进行了机理分析。结果表明：气氛中的H₂O加速了碳酸化快速反应阶段的反应速度,改善了CaO颗粒的孔结构,从而提高了碳酸化转化率;气氛中的SO₂阻碍了CO₂的捕集,使碳酸化转化率下降,且随循环进行碳酸化转化率下降更加明显;当H₂O和SO₂协同作用于碳酸化过程时,钙循环特性受H₂O和SO₂的协同效应影响：加入0.05%体积分数的SO₂后,当H₂O体积分数从0%增加至20%时,吸收剂孔容积逐步上升,CO₂捕集能力得到改善;加入10%体积分数的H₂O后,当SO₂体积分数从0%增加至0.1%时,吸收剂孔隙堵塞更加严重,CO₂捕集能力下降,但是相较于无H_2<...     

O2/CO2气氛下石灰石脱硫特性的研究

在沉降炉中进行了石灰石的脱硫特性研究。表明用20%O2 80%CO2的混合气体作助燃气时比用空气作助燃气时有较好的脱硫效果,并能减少NOx的排放,是一种新的能同时控制CO2,SO2和NOx三种污染物的好方法。图8参8     

基于O2/CO2气氛的煤粉燃烧性能研究

采用热重分析法研究富氧燃烧(O_2/CO_2)气氛、O_2体积分数和煤粉活性对褐煤、烟煤、无烟煤3种煤粉燃烧性能的影响,并进行分温度区间的燃烧反应动力学分析。结果表明:褐煤和无烟煤发生非均相着火,烟煤发生均相-非均相着火;相比空气气氛,O_2体积分数相同的O_2/CO_2气氛下煤粉的着火温度和燃尽温度升高,燃尽时间延长;在O_2/CO_2气氛下,当O_2体积分数增大时,煤粉着火温度和燃尽温度降低,燃尽时间缩短;相同气氛下,煤粉活性显著影响其着火和燃尽;根据综合燃烧特性指数判断,增大O_2体积分数显著改善了煤粉的燃尽特性;在低温区,煤粉燃烧属于0.3级反应,在高温区则为1～2.5级反应。     

CO2/O2环境对柴油着火及燃烧特性的影响

为研究CO₂/O₂环境对柴油着火和燃烧特性的影响,以正庚烷为柴油表征燃料,利用CONVERGE计算了不同CO₂/O₂环境下正庚烷的着火和燃烧过程,并搭建了可视化定容燃烧弹试验平台进行了验证。使用高速摄影机记录了初始温度850 K,初始压力3 MPa,CO₂体积分数分别为35%、40%、50%和60%时正庚烷燃烧的自发光强度,利用CHEMKIN中定容均质反应器分析了CO₂物理和化学作用对着火的影响。研究结果表明：在CO₂体积分数35%时存在爆燃的现象,随着CO₂体积分数增长,着火延迟时间增长,着火位置远离喷嘴,稳态燃烧阶段火焰的长度和宽度也增大,CO₂体积分数在50%～60%之间时火焰自发光强度峰值明显下降;CO₂的物理作用抑制了着火,第三体作用对着火的促进作用大于直接参与反应对着火的抑制作用,造成CO₂的化学作用缩短了着火延迟时间,并且随着CO     

吡咯类氮富氧燃烧的分子动力学研究

采用基于ReaxFF反应力场的分子动力学模拟方法研究了不同燃烧温度和氧浓度条件下吡咯在O_2/CO_2和O_2/N_2气氛下燃烧的反应速率和自由基、中间产物及最终产物的分子数变化规律,从微观上探索吡咯在O_2/CO_2气氛下的燃烧机理。研究表明:吡咯富氧燃烧的主要产物包括HCN、NO、N_2、CO_2、CO和H_2O等,主要的中间体和自由基包括C_4H_4N、NCO、HNCO、C_4H_4ON、CHO_2、CN、H、OH、O和HO_2等;随着燃烧温度的升高,O_2/CO_2和O_2/N_2气氛下NO的生成量都随之增加;随着氧气浓度的升高,更多的HCN、NCO、HNCO及其它含氮中间产物转化为NOx,从而使其生成量增加;在燃料与氧气的化学当量比Φ=0.5和1时,O_2/CO_2气氛中NO的生成量比O_2/N_2气氛中的NO的生成量高,在Φ=2时两种气氛中生成的NO量相当。