生物質(zhì)混煤O2-CO2燃燒及污染物排放特性實驗研究.pdf

1、溫室氣體CO2的排放已經(jīng)成為制約人類生存和發(fā)展的一個亟待解決的問題。發(fā)展化石燃料溫室氣體控制技術(shù)尤其是燃煤CO2減排技術(shù)對我國保護全球氣候、實現(xiàn)溫室氣體減排承諾和發(fā)展低碳經(jīng)濟具有重要意義。O2/CO2燃燒技術(shù)作為一種可低成本分離回收CO2且污染物排放低的全新燃燒方式已引起了各國研究者的重視。將煤與生物質(zhì)混燃有利于提高鍋爐效率、減少燃料消耗以及減少NOx、SO2和化石燃料CO2的排放。將生物質(zhì)混煤燃燒與O2/CO2燃燒技術(shù)結(jié)合起來對于目前

2、引起高度關(guān)注的溫室氣體具有明顯的減排作用。
　　本課題利用熱重分析儀和6kW小型流化床實驗臺分別對O2/CO2氣氛下稻殼混煤的燃燒特性和三種不同生物質(zhì)（稻殼、木屑、烘焙木粉）與煤混燒的污染物排放特性進行了實驗研究。首先用熱重分析法對稻殼、煤及其混合物的富氧燃燒特性進行實驗研究，考察了氧氣濃度、摻混比和升溫速率等因素對燃燒特性的影響。定量分析了三個影響因素對燃料著火和燃盡溫度的影響，計算了綜合燃燒特性指數(shù)，探討了生物質(zhì)混煤燃燒的協(xié)同

3、作用，建立了燃燒動力學(xué)模型并進行了動力學(xué)分析。然后在6kW小型流化床實驗臺上研究了稻殼、木屑、烘焙木粉和煤及其混合物在O2/CO2氣氛下燃燒的燃燒特性和污染物排放特性，探討了摻混比、床溫、氣氛和一次風(fēng)率等對燃燒特性的影響，摻混比、床溫、氣氛、氧氣濃度、一次風(fēng)率、Ca/S摩爾比等操作參數(shù)對SO2和NO排放特性的影響，分析了SO2和NO的析出機理和生物質(zhì)混煤燃燒污染物排放的協(xié)同減排作用。
　　熱重實驗結(jié)果表明，隨著氧氣濃度的增加，稻殼

4、、煤及其混合物著火和燃盡提前，綜合燃燒特性指數(shù)增大。隨著生物質(zhì)摻混比的增加，揮發(fā)分失重峰值增加，著火溫度和燃盡溫度都降低，總的燃燒效果明顯改善。隨著升溫速率的增大，著火和燃盡溫度都升高，燃燒最大失重率增大，綜合燃燒特性指數(shù)提高，燃燒更趨激烈。與空氣氣氛相比，21％O2/79％CO2氣氛下稻殼、煤及其混合物中揮發(fā)分的析出以及焦炭的燃燒都有所滯后。當(dāng)氧氣濃度為30％時，燃燒效果比空氣氣氛下略好。摻混比M為50％、75％時，在燃燒前期無明顯的

5、協(xié)同作用，在燃燒后期存在協(xié)同促進作用。在相同的氧濃度條件下，隨著生物質(zhì)比例的增加，燃料的活化能減少。研究還發(fā)現(xiàn)，不同條件下，燃料燃燒在高溫段和低溫段的活化能和指前因子存在動力學(xué)補償效應(yīng)。
　　流化床實驗結(jié)果表明:隨著生物質(zhì)摻混比、溫度、氧濃度和一次風(fēng)率的增大，燃燒效率提高。煤和生物質(zhì)在不同氣氛下單獨燃燒時，隨著溫度的升高，NO和SO2的排放濃度都增加。隨著生物質(zhì)摻混比例的增加，NO和SO2排放濃度降低。對三種不同生物質(zhì)和煤的混合燃

6、料（摻混比為20％）而言，在空氣氣氛和O2/CO2氣氛下，NO和SO2排放濃度隨著床溫的升高而增大。相比空氣氣氛下，21％O2/79％CO2氣氛下NO和SO2的排放濃度較少。隨著O2濃度和一次風(fēng)率的提高，NO和SO2排放濃度升高。空氣氣氛下，NO排放濃度隨Ca/S摩爾比的增加而增加。而O2/CO2氣氛下，該結(jié)論正好相反，NO排放濃度隨著Ca/S摩爾比的增加而逐漸減少。無論是空氣還是O2/CO2氣氛，SO2排放濃度都隨Ca/S摩爾比的增加