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《浙江大学》 2003年
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循环流化床富氧燃烧技术的试验和理论研究

毛玉如  
【摘要】: 全球变暖、温室效应是由于以CO_2为代表的温室气体的大量排放导致的温室效应的加剧而造成的。在各种温室气体中,CO_2以其较长的寿命年限及超高的排放量而对“温室效应”的贡献最大。CO_2主要产生于矿物燃料的燃烧过程,随着社会经济飞速发展而带来的能源需求日益增多,化石燃料的燃烧利用也同时在不断增长,这样导致CO_2排放量也在不断增大。在降低CO_2排放所带来的影响的策略上,不外乎控制CO_2的产生和回收处理CO_2两种策略。通过调整能源结构,提高发电效率,提倡节能和开发可再生能源与新能源等措施可控制CO_2的大量排放。CO_2的回收可分为从燃烧排气中分离处理和从大气中分离固定两方面。目前,采取捕集、储存和利用由矿物燃料燃烧产生的CO_2的方法被认为是近期内减缓CO_2排放较为可行的措施与技术。 从锅炉排烟中分离CO_2将在一定程度上使电站效率降低,发电成本增加,其主要原因是燃煤电站锅炉排烟中CO_2浓度一般仅为3~15%,在较低的压力下从以氮气为主要成分的混合气体中分离较低浓度的CO_2气体的难度很大,从而导致分离设备复杂,成本较高。如果能在燃烧过程中大幅度的提高燃烧产物中的CO_2浓度,将会使CO_2分离回收成本降低。组织燃料在氧气和二氧化碳混合气体中燃烧的所谓富氧燃烧技术就是在这一背景下提出来的。富氧燃烧技术也称为O_2/CO_2燃烧技术,或空气分离/烟气再循环技术。富氧燃烧技术不仅能使分离收集CO_2和处理SO_2容易进行,还能减少NOx排放,是一种能够综合控制燃煤污染物排放的新型洁净燃烧技术。富氧燃烧技术在火电厂的各种CO_2减排控制方法中技术经济性较好、应用潜力较大。循环流化床富氧燃烧技术将循环流化床和富氧燃烧技术的优点结合起来,有可能取得更好的效果。 本论文主要采用热天平、小型流化床试验台和循环流化床多功能综合试验台三套试验装置。在热天平上进行O_2/N_2气氛与O_2/CO_2气氛下的煤焦热解、着火与燃烬反应动力学及石灰石煅烧分解特性研究;在小型流化床试验台上进行石灰石在O_2/CO_2气氛下的煅烧与硫化反应特性研究;在设计、搭建的循环流化床多功能综合试验台上进行O_2/N_2气氛与O_2/CO_2气氛下的煤燃烧特性与污染物排放规律研究。 采用热天平(TGA)对两种煤焦颗粒和两种石灰石颗粒分别在O_2/CO_2气氛、O_2/N_2气氛下的反应特性进行了研究,得出了处在化学动力学控制区域内煤焦和石灰石的反应动力学参数,以及O_2与CO_2(N_2)比例关系的变化对煤焦和石灰石热重反应的影响,并且对试验结果通过理论分析进行了模拟计算。 热力学角度和小型流化床试验台上研究了空气和O_2/CO_2气氛下的石灰石煅烧分解与硫化反应特性,并对煅烧过程和硫化反应过程中的石灰石样品结合压汞仪和扫描电镜进行了微观分析,得出了O_2/CO_2气氛下石灰石煅烧与硫化反应特 浙江大学博士学位论文 点,探讨了02/CO:气氛下石灰石的硫化反应机理。 设计、搭建了循环流化床多功能综合试验台架及其电器控制与监控系统,对 Oz/CO:气氛和02加2气氛下的煤燃烧特性与污染物排放规律进行了多工况试验, 得到了在Oz/CO:和02舰2比例关系、运行条件等变化下的循环流化床煤燃烧特 点与污染物排放规律。 在浙江大学多年来在循环流化床试验和理论研究领域取得的研究成果的基 础上,结合富氧燃烧在烟气再循环、煤焦反应、 50:与NO;生成、反应气氛物性 等方面的独特性,综合考虑了循环流化床流体动力特性、煤焦燃烧与气相反应、 50:排放与NO、生成降解规律、传热特点和分离器效率等方面,在质量平衡和能 量平衡的基础上建立了循环流化床富氧燃烧模型。 模拟计算结果与试验台实测结果进行对比,同时从循环流化床富氧燃烧技术 应用的角度出发,运用这一模型对浙江大学为某钢铁企业设计的75比循环流化 床锅炉进行了模拟计算与预测,得到工业循环流化床锅炉采用富氧燃烧技术的相 关特点,结合试验与模型预测结果总结归纳了循环流化床富氧燃烧技术的优势并 对当前富氧燃烧技术试验研究和应用领域存在的几个主要问题进行了阐述,为循 环流化床富氧燃烧技术的实际工业化应用做了前期必要的试验和理论准备。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TK229.66

【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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9 程沥军;王彪;李涛;应卫勇;房鼎业;;气固鼓泡流化床流体力学行为的数值模拟[A];上海市化学化工学会2009年度学术年会论文集[C];2009年
10 甘瑞;王佳;李涛;房鼎业;应为勇;;大型浆态床反应器气含率冷模实验研究[A];上海市化学化工学会2009年度学术年会论文集[C];2009年
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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【相似文献】
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7 张锴,张济宇,张碧江;循环流化床燃烧器内多相流体力学模拟[J];洁净与空调技术;1996年02期
8 李政,王哲,倪维斗;循环流化床全工况实时动态数学模型的研究[J];动力工程;2000年01期
9 马艳芬,王立海;循环流化床锅炉燃烧技术需要完善化[J];农村电气化;2000年05期
10 孙献斌,何王全,吕怀安,张敏,徐正泉,高洪培,肖平,潘栋,张康道,马丽锦,张清莲;循环流化床传热特性的试验研究[J];热力发电;2000年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 毛玉如;方梦祥;王勤辉;吴学成;骆仲泱;倪明江;岑可法;;O_2/CO_2气氛下循环流化床煤燃烧污染物排放的试验研究[A];长三角清洁能源论坛论文专辑[C];2005年
2 王勤辉;骆仲泱;吴学成;岑可法;;循环流化床床内颗粒运动特性的图像测试[A];中国颗粒学会2006年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2006年
3 彭蕾;刘心中;;循环流化床粉煤灰用于烟气脱硫的研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
4 夏雷雨;田雨;李顶新;王彬彬;王冬;;循环流化床锅炉与供热调控[A];全国供热行业热源技术研讨会论文集[C];2004年
5 战戟;边涛;朱景伟;;CFB锅炉炉膛温度场检测及处理方法研究[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
6 那海涛;;循环流化床锅炉应用探讨[A];全国供热行业热源技术研讨会论文集[C];2004年
7 汪庆桓;;多功能循环流化床垃圾焚烧技术在中国的发展前景[A];中国城市建设与环境保护实践——城市建设与环境保护学术研讨会论文集[C];1997年
8 王永康;石磊;刘向军;;循环流化床内气相流动的大涡模拟研究[A];冶金企业自动化、信息化与创新——全国冶金自动化信息网建网30周年论文集[C];2007年
9 陈永国;田子平;缪正清;熊天柱;李俊;;时频分析在循环流化床流型识别中的应用[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年
10 张桂玲;陈向群;;石灰石脱硫对循环流化床锅炉运行的影响[A];全国供热行业热源技术研讨会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 实习生 张昊;我国自主研发的生活垃圾焚烧炉在长春示范[N];科技日报;2008年
2 学林;太锅是怎样研发循环流化床锅炉的?[N];中国工业报;2007年
3 沈永明 武志;四川白马600MWCFB示范工程主机合同在京签订[N];中国工业报;2009年
4 吴浩;世界首台60万千瓦循环流化床发电主机设备采购合同签字[N];中国经济导报;2009年
5 幸文汉;白马示范电站并网[N];西南电力报;2006年
6 刘飞 赵勇;白马循环流化床示范电站初设通过预审查[N];西南电力报;2002年
7 殿联;循环流化床技术应用步伐将加快[N];中国电力报;2005年
8 孟祥宾;国产CFB产品首次打入印度[N];中国工业报;2006年
9 本报记者 张平特约记者 廖曼;“白马”传奇[N];四川科技报;2008年
10 记者 黄兴勇;洁净蓝天 造福桑梓[N];西南电力报;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 毛玉如;循环流化床富氧燃烧技术的试验和理论研究[D];浙江大学;2003年
2 段翠九;煤的循环流化床富氧燃烧及排放特性研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2012年
3 张韦;柴油机富氧燃烧及排放的实验研究与理论计算[D];天津大学;2010年
4 于旷世;循环流化床双床煤气化工艺试验研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2012年
5 周星龙;600MW循环流化床锅炉炉膛气固流动和受热面传热的研究[D];浙江大学;2012年
6 米翠丽;富氧燃煤锅炉设计研究及其技术经济性分析[D];华北电力大学(北京);2010年
7 范莉娟;循环流化床煤基铁矿石粉直接还原的试验研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2011年
8 田晨;炉膛结构对循环流化床气固流动特性影响的研究[D];浙江大学;2011年
9 闫涛;循环流化床焚烧炉中生活垃圾燃烧特性研究[D];清华大学;2004年
10 马丽萍;循环流化床波动信号的非线性分析[D];四川大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周慧;循环流化床富氧燃烧下NO_x生成的模拟[D];华北电力大学(河北);2009年
2 高龙;循环流化床锅炉燃烧系统模糊神经网络与自适应模糊控制研究[D];燕山大学;2011年
3 王丽;循环流化床外置换热器实验研究及循环流化床垃圾焚烧炉设计和数值模拟[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2001年
4 邓葵;循环流化床热力计算系统研究与开发[D];浙江大学;2005年
5 曹昊;循环流化床锅炉二次风射流轨迹及其影响的数值模拟和实验研究[D];上海交通大学;2011年
6 任永强;循环流化床气固两相流动力特性的三维数值模拟[D];华北电力大学;2000年
7 崔晓钢;循环流化床锅炉脱硫性能分析[D];华北电力大学(河北);2004年
8 刘静;大型燃煤循环流化床锅炉的数学模拟与设计[D];浙江大学;2003年
9 王志强;数据挖掘技术在循环流化床锅炉模糊控制系统中的应用[D];清华大学;2003年
10 辛建;超临界循环流化床概念设计及燃烧室水冷壁的安全性研究[D];清华大学;2002年
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