富氧條件下典型煤種燃燒特性的研究.pdf

1、煤粉的富氧燃燒產(chǎn)生的煙氣中,CO2所占的體積分?jǐn)?shù)能夠達(dá)90％以上,有利于碳的捕捉及儲(chǔ)存;此外富氧燃燒技術(shù)對(duì)于NOX、SO2等污染物的聯(lián)合脫除也有較好前景。因此研究典型燃用煤富氧條件下的燃燒特性對(duì)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用富氧燃燒技術(shù)有重要意義。焦炭的燃燒在煤粉燃燒過(guò)程占有的時(shí)間最長(zhǎng),是一個(gè)重要的環(huán)節(jié),然而目前制焦的條件和研究焦炭燃燒的手段不統(tǒng)一。本文研究不同條件下所制取煤焦的差異,并針對(duì)能夠模擬真實(shí)煤粉燃燒氣氛中制取的煤焦作了燃燒特性的研究,求得焦炭的

2、燃燒動(dòng)力學(xué)參數(shù)。
　　本文選取了兩種典型煙煤:大同煙煤和神華煙煤,在恒溫?cái)y帶流反應(yīng)器和高溫?cái)y帶流反應(yīng)模擬器上共制取了不同熱解條件下的14種煤焦。利用灰守恒法分析不同煤焦的揮發(fā)分釋放率以及固定碳轉(zhuǎn)化率,研究表明兩種實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中,煤焦熱解過(guò)程中隨著揮發(fā)分釋放率的提高,固定碳的轉(zhuǎn)化率均相應(yīng)提高。恒溫?cái)y帶流反應(yīng)器中熱解氣氛和煤種對(duì)揮發(fā)分釋放率的影響不明顯,高溫?cái)y帶流反應(yīng)模擬器所制得煤焦比恒溫?cái)y帶流反應(yīng)器中的揮發(fā)分釋放率低,最大差值高達(dá)44.

3、46%,而且固定碳的轉(zhuǎn)化率也比較大。通過(guò)壓汞儀對(duì)原煤和煤焦的孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,研究結(jié)果表明兩種制焦方式下煤焦的孔隙結(jié)構(gòu)有很大差別。恒溫?cái)y帶流反應(yīng)器中所制取的煤焦發(fā)生石墨化使得部分微孔轉(zhuǎn)變成中孔和大孔,所以煤焦的比表面積減小了,孔容積主要是由10000nm以上的大孔構(gòu)成。高溫?cái)y帶流反應(yīng)模擬器所制得煤焦則表現(xiàn)為5000nm~12000nm之間的大孔占的比例很大,比表面積峰值提高了2倍多,但孔容積峰值較小。恒溫?cái)y帶流反應(yīng)器中制得的煤焦發(fā)生石

4、墨化,對(duì)煤焦的反應(yīng)性有很大影響,綜合考慮兩個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中煤粉熱解的熱解溫度、氣氛以及停留時(shí)間的差異,得出高溫?cái)y帶流反應(yīng)模擬器中的熱解環(huán)境更接近真實(shí)爐膛內(nèi)煤粉的熱解過(guò)程。
　　接著在高溫沉降爐上,研究了富氧氣氛下初始O2/CO2體積比和溫度的變化對(duì)煤焦燃燒速率以及燃盡率的影響,煤焦在高溫?cái)y帶流反應(yīng)模擬器上制取。研究結(jié)果表明:煤焦燃盡率隨著停留時(shí)間的增加呈增大趨勢(shì),且增大的幅度不斷減小;相同停留時(shí)間下煤焦顆粒的燃盡率隨著氧濃度和溫度的升

5、高而升高,隨著煤焦顆粒燃燒反應(yīng)的進(jìn)行,這種影響將變得不明顯。隨著初始氧體積分?jǐn)?shù)的提高平均反應(yīng)速率有不同程度的提高,但是當(dāng)氧的體積分?jǐn)?shù)大于30%時(shí)這種趨勢(shì)變緩。隨著爐內(nèi)溫度的增加,平均反應(yīng)速率有明顯的增加,使煤焦在一定時(shí)間內(nèi)能更充分地燃盡,高溫下氧體積分?jǐn)?shù)對(duì)平均燃燒速率的影響變小。富氧條件下煤焦的指前因子隨著O2體積分?jǐn)?shù)的增加由3488.53減小至1669.17。由于煤焦的活化能僅與煤焦本身的性質(zhì)有關(guān),所以初始氧體積分?jǐn)?shù)對(duì)煤焦的活化能的影