煤粉無(wú)焰燃燒的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)值模擬.pdf

1、我國(guó)的一次能源結(jié)構(gòu)以煤為主，煤燃燒在提供必要的熱能與電能的同時(shí)，也帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染，燃煤過(guò)程中釋放的NOX已成為我國(guó)最主要的污染物之一。與傳統(tǒng)燃燒方式相比，無(wú)焰燃燒技術(shù)因其具有高效爐膛輻射換熱、溫度場(chǎng)分布均勻、低CO及NOX排放、噪音小等優(yōu)勢(shì)而得到廣泛關(guān)注，國(guó)際燃燒學(xué)會(huì)已將其定義為一種新型燃燒方式。但目前針對(duì)該技術(shù)中煤粉燃燒的研究較少。本文通過(guò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方式研究了煤粉無(wú)焰燃燒的燃燒特性和排放特性，從而對(duì)無(wú)焰燃燒的理論和

2、應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展提供基礎(chǔ)指導(dǎo)。
　　論文首先選取了大同煙煤、伊敏褐煤和新疆賽爾煤三種不同的煤質(zhì)作為研究對(duì)象，在自行搭建的水平管式爐實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，開(kāi)展了較高溫度以及低氧條件下煤粉燃燒的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，研究了助燃?xì)夥?、管式爐溫度、氧氣體積分?jǐn)?shù)和氣體流量對(duì)燃燒特性和污染物排放特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)比O2/N2和O2/Ar氣氛，煤粉在O2/CO2氣氛下燃燒的NO峰值濃度為其他兩種氣氛的一半，大量CO的存在降低了NO排放。燃燒爐溫度的升高對(duì)NO的釋

3、放有促進(jìn)作用，但溫度達(dá)到1300-1350K后，NO的總排放量反而降低。當(dāng)氧氣體積分?jǐn)?shù)低于10％時(shí)，NO釋放量較低，當(dāng)氧氣體積分?jǐn)?shù)從10％變化至21％，NO釋放量快速增長(zhǎng)。含氮量、固定碳與揮發(fā)分的比例以及揮發(fā)分含量均為影響N轉(zhuǎn)化的重要因素。
　　同時(shí)，本文在查閱并總結(jié)其他以煤粉、鋸木粉、天然氣為燃料的無(wú)焰燃燒爐設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，以大同煙煤為研究對(duì)象，對(duì)煤粉無(wú)焰燃燒爐進(jìn)行初步的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并進(jìn)行驗(yàn)證。最后，本文利用數(shù)值模擬的方法對(duì)所設(shè)計(jì)的煤

4、粉無(wú)焰燃燒爐進(jìn)行模擬，研究了助燃?xì)夥?、預(yù)熱溫度、氧氣體積分?jǐn)?shù)和射流速度等參數(shù)對(duì)煤粉無(wú)焰燃燒的影響。模擬結(jié)果表明，O2/CO2氣氛更利于低NOX的排放和溫度場(chǎng)的均勻性;助燃?xì)夥疹A(yù)熱溫度越高，卷吸越強(qiáng)，溫度分布越均勻，但NOX排放隨之升高;較低的氧氣體積分?jǐn)?shù)有利于提高溫度場(chǎng)均勻性、加強(qiáng)煙氣卷吸率，同時(shí)也降低NOX排放;射流速度的能最大程度提高卷吸率，但速度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致煤粉燃燒不充分。相似爐型的常規(guī)燃燒NOX排放為75.45mg/MJ，而本燃燒