煤粉燃燒過程礦物質(zhì)氣化的模擬研究.pdf

1、我國的能源結(jié)構(gòu)以礦物能源為主，由于我國現(xiàn)行的能源結(jié)構(gòu)和貧油狀況，煤炭的消耗將在很長時(shí)間內(nèi)仍位居前列，燃煤引起的PM2.5污染是我國目前城市霧霾天氣增加的主要原因之一。PM2.5中的亞微米顆粒比表面積較大，更容易富集有機(jī)污染物和有毒金屬元素（如Pb、Hg、As等），從而對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重危害。燃煤形成的亞微米顆粒物是大氣中亞微米顆粒物的重要來源之一。燃煤形成的亞微米顆粒物是燃煤過程中礦物質(zhì)發(fā)生氣化，氣化后的礦物質(zhì)蒸氣通過均相成核

2、及異相凝結(jié)形成的，礦物質(zhì)的氣化是亞微米顆粒形成的源頭，因此研究礦物質(zhì)在煤粉燃燒過程中氣化行為非常有意義。
　　本文考慮各類礦物質(zhì)在煤中的賦存形態(tài)和氣化形式后，假定難熔性氧化物（SiO2、Al2O3、FeO、CaO、MgO）為煤中主要礦物成分，建立礦物質(zhì)氣化模型并分析了礦物質(zhì)氣化影響因素；然后將礦物質(zhì)氣化模型耦合到CFD計(jì)算軟件中，模擬了煤粉燃燒過程煤中礦物質(zhì)的氣化行為。本文基于CFD軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，氣相湍流流動(dòng)采用Realiza

3、ble k-ε模型，輻射換熱采用P-1模型，氣固兩相流采用拉格朗日隨機(jī)軌道模型，煤粉熱解采用雙步競爭反應(yīng)模型，揮發(fā)分燃燒采用混合分?jǐn)?shù)的概率密度（PDF）方法，并耦合礦物質(zhì)氣化模型，用來模擬難熔性氧化礦物質(zhì)在煤粉燃燒過程中的氣化。
　　通過對(duì)礦物質(zhì)氣化的影響因素分析，表明煤粉初始粒徑、煤粒燃燒溫度及氣相組分對(duì)礦物質(zhì)的氣化都會(huì)產(chǎn)生影響，但溫度為最主要的影響因素。將礦物質(zhì)氣化模型耦合到CFD軟件中，通過改變不同的配風(fēng)比率對(duì)某一單角爐煤粉