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《中国科学院研究生院(工程热物理研究所)》 2012年
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煤的循环流化床富氧燃烧及排放特性研究

段翠九  
【摘要】:随着全球工业化进程加速,温室气体CO2过度排放造成的全球气候变暖问题越来越严重,由此导致的气候异常引起了严重的环境危机。富氧燃烧技术是一项可实现CO2零排放的先进技术。循环流化床富氧燃烧技术较煤粉炉具有更多的优势,但其研究起步较晚,尚有许多问题需要解决。本论文针对煤的循环流化床富氧燃烧和污染物排放特性进行试验研究。 在23kW循环流化床富氧燃烧试验系统上,完成了约33%整体氧气浓度中煤的燃烧试验研究。试验结果表明:煤在整体氧气浓度33%、最大局部氧气浓度57.8%时,实现了安全稳定燃烧;通过调整配风,NO和N2O排放量下降、燃烧效率提高,其中龙口煤的燃烧效率达到98.67%。 建造了0.15MW循环流化床富氧燃烧试验系统,并实现了50%整体氧气浓度下的长时间稳定运行;探索出50%氧气浓度下循环流化床的点火启动、运行和停炉的操作方法;验证了该试验系统只能在富氧条件下启动且不能进行压火操作。 50%氧气浓度下,研究了配风对煤燃烧和污染物排放特性的影响。一次风氧气浓度和一次风率分别在45%~55%和50%~100%之问变化时,神木煤、石沟驿煤、大同煤均实现安全稳定燃烧;随一次风氧气浓度增加,煤的燃烧效率提高,神木煤燃烧效率最高达到96.24%;通过调整配风,可有效降低CO、N2O和NO排放浓度,但对SO2排放基本没有影响。 在0.15MW循环流化床富氧燃烧试验系统上,完成了粒径和氧气浓度对煤燃烧和燃料中N和S转化率影响的试验研究。试验结果表明:在50%整体氧气浓度下,高氧气浓度放大了粒径分布和热破碎性对煤燃烧的影响,燃用大同煤时应选用较大的粒径;同空气气氛中的煤燃烧相比,50%氧气浓度气氛下煤的N-N2O转化率、N-NO转化率分别降低为空气气氛的19%~82%、32%~68%,可见提高氧气浓度可有效降低煤燃烧产生的氮氧化物,但提高氧气浓度对煤中S向SO2转化率影响不大。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(工程热物理研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TK16

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