煤粉加壓富氧燃燒特性及系統(tǒng)能耗分析.pdf

1、煤粉富氧燃燒在CO2分離和固定領(lǐng)域中具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但由于空分系統(tǒng)和CO2凈化壓縮系統(tǒng)能耗巨大，造成系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性較差，加壓富氧燃燒技術(shù)是在富氧燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)上提出來(lái)的，基于加壓富氧燃燒技術(shù)的發(fā)電系統(tǒng)具有更高的發(fā)電效率，本文對(duì)0.1～5MPa條件下煤粉的燃燒特性和加壓富氧燃燒系統(tǒng)的能耗進(jìn)行了分析。
　　本文構(gòu)建了加壓富氧近零排放發(fā)電系統(tǒng)，空分制氧、煤粉燃燒、煙氣中CO2分離壓縮過(guò)程均在高壓下進(jìn)行，利用高壓煙氣冷凝器回收鍋爐排煙中水蒸

2、氣的氣化潛熱，提高了發(fā)電系統(tǒng)效率;同時(shí)，用多級(jí)壓縮加中冷的方法液化回收煙氣中的CO2。
　　在加壓氣氛下，煤粉的燃燒特性與常壓氣氛下存在很大的差別。本文應(yīng)用高壓TGA設(shè)備，研究了不同壓力(0.1MPa，1MPa，2MPa，3MPa，4MPa、5MPa等6種壓力條件)、不同氧氣和二氧化碳比例(21％O2/79％CO2、30％O2/70％CO2、40％O2/60％CO2等3種體積比)、不同煤種（煙煤、褐煤）條件下煤粉的燃燒和燃盡特性，

3、獲得了燃燒動(dòng)力學(xué)參數(shù)。結(jié)果顯示:相對(duì)于常壓富氧氣氛，加壓富氧氣氛下煤粉的著火溫度更低，綜合燃燒性能更好;在相同O2/CO2比例條件下，隨著壓力的逐漸增大，煤粉的著火溫度先逐漸降低再逐漸增大，3MPa時(shí)著火點(diǎn)最低，綜合燃燒性能最好;在同一壓力條件下，隨著氧氣濃度的提高，煤粉的失重提前，氧氣濃度越高，反應(yīng)越劇烈;煙煤和褐煤TG曲線和DTG曲線隨壓力變化的規(guī)律是一致的，但由于兩個(gè)煤種揮發(fā)分含量的差異，在相同壓力條件下，褐煤燃燒反應(yīng)速度更快;指

4、數(shù)為1的隨機(jī)成核和隨后生長(zhǎng)函數(shù)可以較好地表征加壓富氧條件下煤粉燃燒的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。
　　煤粉燃燒的煙氣成分在不同的壓力條件下存在一定的區(qū)別，本文利用搭建的加壓富氧固定床試驗(yàn)臺(tái)分析了不同壓力條件下煤粉燃燒煙氣成分的變化情況。結(jié)果表明:在加壓富氧條件下，煤粉的著火時(shí)間均小于常壓氣氛，燃盡時(shí)間普遍高于常壓氣氛;對(duì)于褐煤和煙煤而言，煤粉燃燒的平均溫度均高于常壓氣氛，這說(shuō)明提升壓力，可以提高煤粉的燃燒強(qiáng)度;不論煙煤還是褐煤，各個(gè)壓力條件下氧氣

5、濃度隨時(shí)間變化的規(guī)律是一致的，煙煤由于揮發(fā)分含量較低，初始階段不同壓力條件下O2濃度變化不明顯;適當(dāng)提高反應(yīng)壓力(＜2MPa)，煙氣中的CH4含量會(huì)提高，當(dāng)壓力進(jìn)一步提高，CH4的生成量會(huì)降低;煙氣中CO和CO2的生成規(guī)律正好相反，在低壓條件下，由于煙氣流速較快，不利于煤粉顆粒和氧氣混合燃燒，造成低壓條件下煙氣中CO的濃度較高，高壓條件下，由于煙氣流速較慢，有利于煤粉完全燃燒，CO2濃度較高，實(shí)驗(yàn)條件下CO2的最高體積濃度接近90％。<

6、br>　　以某300MW燃煤鍋爐為研究對(duì)象，利用ASPEN PLUS軟件建立了加壓條件下煤粉富氧燃燒發(fā)電系統(tǒng)模型，研究了不同壓力條件下系統(tǒng)的能耗。隨著壓力的上升，空分制氧能耗逐漸增大，當(dāng)壓力從0.1MPa到5MPa，制氧能耗從64.862MW上升到115.025MW，單位制氧能耗也從0.309kWh/m3上升到0.548kWh/m3;煙氣壓縮系統(tǒng)的能耗隨著壓力的升高而逐漸降低，0.1MPa時(shí)，煙氣壓縮系統(tǒng)能耗最大，為41.325MW;隨