手机知网 App
24小时专家级知识服务
打 开
手机知网|搜索

煤粉在高浓度CO_2下的燃烧与气化

刘彦丰

  煤燃烧产生的二氧化碳是温室气体的主要成分。近年来,世界上已有许多研究机构和研究者开始对电站燃料烟气中CO_2的收集和储存技术进行研究。采用纯氧与烟气再循环的煤粉燃烧(又称O_2/CO_2燃烧技术)是其中的一项重要新技术。对该技术的研究表明:与煤粉在空气中的燃烧相比,煤粉在O_2/CO_2气氛中燃烧的火焰温度下降、稳定性变差;采用合理的燃烧配风方式可以有效地提高火焰温度水平。但目前国内外对该燃烧技术中所涉及的煤粉燃烧机理研究还很少。本文对已有的煤焦颗粒燃烧理论、研究方法和试验结果等进行了分析和总结。在此基础上,采用一个能够同时考虑碳粒表面C-O_2、C-CO_2非均相反应和CO-O_2均相反应的复杂燃烧机理模型,对无孔纯碳颗粒在O_2/CO_2混合气氛中的燃烧特性进行了研究。得到了准静态燃烧过程下,气相温度、混合气氛中O_2/CO_2体积比、颗粒粒径及化学动力学参数等因素对碳颗粒燃烧速率的影响。采用热天平(TGA)对两种煤焦颗粒分别在O_2/CO_2、O_2/Ar和纯CO_2气氛下的燃烧和气化特性进行研究。得到了处在化学动力学控制区域范围内煤焦与O_2、CO_2反应的动力学参数,以及高浓度CO_2的存在对煤焦与氧反应的影响。在对理论模型分析改进的基础上,对试验结果做了模拟计算。设计、制作了高温管式气体携带炉(EFR)试验系统,对较高温度下单颗粒煤焦在O_2/CO_2、O_2/N_2和纯CO_2气氛下的燃烧和气化特性进行了研究。得到了在气流携带条件下焦颗粒的燃尽率随O_2/CO_2体积比、气相温度的变化。结合煤焦结构的特点,对纯碳颗粒的燃烧模型进行了合理修正,对试验结果做了模拟计算。最后选取合适的炉内湍流流动、燃烧与传热的数学模型,以加拿大能源技术研究中心0.29MW煤粉燃烧试验炉为研究对象,利用Fluent5.0对一个二维轴对称、旋流、垂直筒式炉内的煤粉燃烧过程进行模拟。得到了不同O_2/CO_2体积比的气氛下,其炉内的流动状况、温度水平、气相辐射特性等的变化,并与已有的试验结果进行了比较。……   
[关键词]:二氧化碳;煤焦;燃烧;气化;模拟;模型;热天平;气体携带炉
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:华北电力大学2002年