O2-H2O氣氛下原煤-脫灰煤燃燒特性的實驗研究.pdf

1、CO2排放成為大眾關注的問題，第三代富氧燃燒技術(Oxy-steam)和煤基燃料-氧-水蒸氣燃燒的近零排放發(fā)電系統(tǒng)（OCCSS）作為最新的CO2減排技術具有廣闊的前景，O2/H2O燃燒作為一種新型的燃燒方式所帶來的基礎問題需要進行深入的研究。本文采用準東煤作為研究對象，酸洗制備了灰分小于0.2％的超凈煤，并在高溫沉降爐上，研究了高溫、高氧、高水蒸氣濃度下原煤與脫灰煤的燃燒特性以及水蒸氣對燃燒過程中焦炭結構的影響，分析了水蒸氣對燃燒動力學

2、的影響機制。
　　本文對比了O2/H2O（21/79）與O2/N2（21/79）下原煤脫灰煤的燃燒特性。在1200℃條件下，原煤在O2/H2O的燃燒速率要高于O2/N2條件，而脫灰煤在O2/H2O的燃燒速率要低于O2/N2條件，主要是由于灰分的存在影響char-H2O與char-O2兩者的競爭關系。當溫度在1400℃時，脫灰煤在O2/H2O的燃燒速率則明顯大于O2/N2條件，其原因包括O2在H2O中的擴散能力更強，在高溫條件下，擴

3、散成為主導因素，同時，高溫條件下，H2O氣化速率增大，其貢獻不可忽略。
　　對原煤與脫灰煤O2/H2O與O2/N2不同轉化率（X=0~80%）的煤焦表面碳氧鍵分布進行測試，結果表明在燃燒過程中，由于O2分子破壞表面碳層結構，原煤的表面C-C比例不斷下降、C-O、C=O、O-C=O比例逐漸上升，而脫灰煤在O2/H2O、O2/N2氣氛下表面碳氧元素保持穩(wěn)定的比例，主要原因是灰分促進了表面碳元素的消耗。對焦樣進行Raman測試，結果表明

4、在燃燒過程中H2O促進了不定形碳的消耗，原煤O2/H2O、O2/N2下石墨化程度逐漸增加；對脫灰煤，O2/N2條件下煤焦石墨結構變化微弱，但在O2/H2O條件下，H2O促進了脫灰煤的石墨化進程。
　　基于本征動力學模型計算了O2/H2O和O2/N2條件下原煤與脫灰煤的燃燒動力學，原煤在O2/H2O氣氛下本征反應速率要明顯大于O2/N2中，但由于反應性高受擴散控制，O2/H2O下實際反應速率相對于O2/N2增加幅度不大。在1200℃