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《长沙理工大学》 2010年
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煤基混合燃料的燃烧特性及优化配比研究

袁军  
【摘要】: 由于煤炭资源供应紧张、交通运输能力不足,电力燃用低质煤的政策等导致燃煤电站锅炉很难燃用设计煤种。为了尽可能的降低成本,满足国家污染物排放政策的规定,越来越多的电厂开始燃用掺加低质煤的混煤。混煤燃烧是一个极其复杂的物理化学过程,在其煤粉燃烧过程中,各煤种的煤粉之间相互影响,相互制约,使混煤表现出不同于单一煤种的燃烧特性。由于煤种的多变、并且偏离设计煤种,这样就给锅炉的安全运行带来了诸如燃烧稳定性差、结渣、污染物排放量升高等问题。因此研究混煤燃烧特性对于解决出现的问题和更好的发挥混煤的优越性,以及锅炉设计和燃烧过程的控制都具有重要的意义。 针对两组典型的煤基混合燃料——平顶山煤和攸县煤配制的混煤以及攸县煤和湘潭稻杆配制的煤基生物质混合燃料,对其进行工业分析、元素分析、热重实验和灰熔点实验,得到煤基混合燃料的燃料和燃烧的相关特征参数,采用权值灰色理论进行了分析和计算,得到最优配比。 工业分析发现混煤中的挥发分含量随着烟煤比例的增加而增加,这说明在无烟煤中加入烟煤,可以改善混煤的燃料特性。无烟煤中掺烧稻杆,挥发份含量急剧增加,灰分减少,这表明生物质型燃料改善无烟煤燃料特性效果显著。 热重实验和灰熔点实验对煤基混合燃料的着火温度、燃烬温度、最大失重速率及其对应温度和煤灰的DT、ST、HT、FT进行了研究,并且利用可燃性指数、稳燃指数和综合燃烧特性指数验证不同比例的煤基混合燃料的优劣,研究了不同比例的煤基混合燃料的燃烧特性的变化规律。实验证明,混煤的着火温度和综合燃烧指数都随着烟煤含量的增加而降低,燃烬特性和结渣特性接近于无烟煤;无烟煤中掺烧稻杆,着火温度明显降低,综合燃烧指数升高,灰熔点温度接近无烟煤。从Arrhenius定律出发,采用Coats-Redfern积分法对不同比例下煤基混合燃料的燃烧动力学参数进行计算,求出的活化能和频率因子。最后得出平顶山煤:攸县煤=3:7,攸县煤:湘潭稻杆=1:1最优,这些参数为煤基混合燃料的优化配比程序的开发提供了重要依据。 基于实验数据和经验公式,我们以经济性为目标函数,煤基混合燃料的燃料特性和燃烧特性为约束条件,以VC语言为工具,开发了煤基混合燃料优化配比系统,并对其加以验证和修改。
【学位授予单位】:长沙理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TK227.1

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