收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Oxy-steam气氛下煤粉燃烧特性及NO生成特性研究

张亮  
【摘要】:以CO2为主的温室气体导致的全球气候变化问题已经成为全世界关注的焦点,氧燃料(oxy-fuel)技术被认为是能有效控制火力发电厂C02排放的措施。目前的氧燃料燃烧技术主要是以O2/CO2循环燃烧为代表。Oxy-steam燃烧技术是一种新型的具有很大潜力的氧燃料燃烧技术,和O2/CO2循环燃烧相比,该技术具有结构紧凑、设备尺寸小,低NO、排放量和低过氧量以及高辐射效率和对流换热特性等技术优势,目前关于煤粉oxy-steam燃烧的研究很少。本文基于oxy-steam燃烧技术在热重分析仪上对煤粉/煤焦在O2/H2O气氛下的燃烧特性和反应动力学进行了初步探索,采用CFD软件及热重分析法研究了煤粉在O2/CO2 和 O2/H2O气氛下的燃烧机理,同时还在滴管炉上研究了煤粉在O2/H2O气氛下燃烧NO的生成特性。首先,本文在热重分析仪上,对平顶山烟煤和神华贫煤两种煤阶的煤样进行了O2/N2 和 O2/H2O气氛下的燃烧实验,分析了氧气浓度、升温速率和粒径等因素对煤粉燃烧特性的影响。通过TG-DTG曲线研究了煤粉在O2/H2O气氛下的燃烧特性和动力学特性。研究结果表明:在热重条件下,煤样在O2/H2O气氛下的着火相比于O2/N2气氛下的发生了延迟,同时O2/H2O气氛下的综合燃烧特性指数要低于O2/N2气氛下的。氧气浓度的升高能促进煤样的燃烧性能,当氧气浓度超过40%时,氧气浓度对煤样燃烧特性的影响变弱。在O2/H2O气氛下随着升温速率的升高,煤样的燃烧过程向高温区移动,但是煤样的燃烧性能随着升温速率的升高得到促进。粒径对煤样的燃烧特性有一定的影响,煤样的燃烧性能随着粒径的减小而增强。动力学分析结果表明煤样在O2/H2O气氛下的燃烧反应是一级反应,活化能和频率因子之间存在动力学补偿效应。随后采用CFD软件分析了煤粉在O2/CO2气氛下的着火机理并分析了CO2物理化学性质对煤粉富氧燃烧均相/非均相着火的详细影响,同时采用热重分析仪研究了了神府超细(细)煤粉在O2/H2O环境下的燃烧特性及燃烧机理。模拟结果表明C02的化学性质及高比热容是造成煤粉富氧燃烧均相着火延迟的主要原因,而C02物理性质对煤粉富氧燃烧非均相着火延迟起决定性影响。热重实验结果表明用H20代替N2对SF超细(细)煤粉的燃烧性能有明湿的影响。在相同的氧气浓度下,三种不同粒径的SF煤粉在O2/H2O气氛下的燃烧性能比02/N2气氛下的有明显增强。在O2/H2O气氛下,随着氧气浓度的升高,SF超细(细)煤粉的综合燃烧特性指数变大,燃烧性能得到促进。氧气浓度的变化对SF超细(细)煤粉的影响是不同的,当氧气浓度低于30%时对燃烧特性的影响比较大,当氧气浓度大于30%时这种影响开始变小。在O2/H2O气氛下,粒径的减小有助于提高煤粉的燃烧性能。采用TG-DTG-DTA法发现SF超细(细)煤粉在O2/H2O气氛下的着火机理随着氧气浓度的升高会分别呈现出非均相着火、均相-非均线联合着火和均相着火机理。且相比于O2/N2气氛,在O2/H2O气氛下SF超细(细)煤粉会在更低的氧气浓度下发生联合着火和均相着火机理。接着进行了府谷煤焦和西山煤焦在O2/H2O气氛下的燃烧特性及反应动力学机理的研究。热重实验结果表明在O2/H2O气氛下的煤焦的反应性要明显强于02/N2气氛下的反应性,用H20代替N2有利于促进煤焦的燃烧性能。FWCK Starink 及 KAS等转化率法计算结果表明FG煤焦和XS煤焦的燃烧反应活化能随着转化率的变大而减小。根据Popescu法与Coats-Redfern积分法联合的方法发现FG煤焦在O2/H2O气氛下的燃烧反应是一级化学反应动力学,其机理函数为:G(α)=-ln(1-α).最后在滴管炉上研究了神府烟煤在O2/H2O气氛的燃烧NO生成特性,并分析了氧气浓度、温度、过氧系数及一次风率对煤粉在O2/H2O气氛下燃烧NO生成特性的影响。实验结果表明煤样在O2/H2O气氛下燃烧NO排放量要远低于O2/N2气氛下的。煤粉oxy-steam燃烧NO排放量随着氧气浓度的增加而增加。温度对煤粉在O2/H2O气氛下燃烧NO排放有很大的影响,NO排放量随着温度的升高而增加。煤粉燃烧NO排放随着过氧系数的升高而升高。在O2/H2O气氛下,当氧气量保持不变时,次风率对SF烟煤燃烧NO生成的影响较小。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;Thermal Power Generation Operating main steam pipings beyond their projected life[J];Electricity;1990年02期
2 ZHENG Qiang;LIU HuiQing;LI Fang;WANG Qing;WANG ChangJiu;LU Chuan;;Quantitative description of steam channels after steam flooding[J];Science China(Technological Sciences);2013年05期
3 陈听宽;顾亚平;罗毓珊;张文清;庄正宁;;TWO-PHASE FLOW AND HEAT TRANSFER IN VERTICAL U-SHAPED TUBES(Ⅱ)DETERIORATION OF BOILING HEAT TRANSFER IN WASTE HEAT BOILERS[J];Journal of Chemical Industry and Engineering;1986年02期
4 胥传普;汪孟乐;;A MATHEMATICAL MODEL FOR POWER PLANT HEATERS[J];Journal of Southeast University(English Edition);1989年01期
5 ;Experimental study on pressure and temperature distributions for low mass flux steam jet in subcooled water[J];Science in China(Series E:Technological Sciences);2009年06期
6 贾海军,吴少融,王宁,姚思民;Effect of steam quality on two-phase flow in a natural circulation loop[J];Nuclear Science and Techniques;1996年02期
7 曹小玲;皮正仁;蒋绍坚;杨卫宏;B.Wlodzimerz;;Dynamic simulation of drum level sloshing of heat recovery steam generator[J];Journal of Central South University;2013年02期
8 胡继敏;金家善;严志腾;;Fluid-solid coupling numerical simulation of charge process in variable-mass thermodynamic system[J];Journal of Central South University;2012年04期
9 金家善;严志腾;胡继敏;;Modeling and simulation of dynamic performance of horizontal steam-launch system[J];Journal of Central South University;2013年12期
10 ;Ultra-supercritical steam turbine Turbosets-Best efficiency solution for conventional steam power plants[J];热能动力工程;2014年01期
11 左勇刚;张利波;彭金辉;C.SRINIVASAKANNAN;刘秉国;马爱元;;Regeneration of waste activated carbon after extracting gold with steam under microwave heating:Optimization using response surface methodology[J];Journal of Central South University;2014年08期
12 ;Research on pattern recognition for marine steam turbine rotor axis orbit[J];Journal of Marine Science and Application;2003年01期
13 ;QRF Type Burner with Automatic Ratio Control by Oil Pressure and Using All Preheated Air[J];北京科技大学学报;1989年06期
14 ;Study on a New type of Jet Pressurization Evaporation Expansion Apparatus[J];Journal of Thermal Science;2001年02期
15 Ji’an Meng;Hui Zeng;Zhixin Li;;Analysis of condenser venting rates based on the air mass entransy increases[J];Chinese Science Bulletin;2014年26期
16 ;2D-simulation of wet steam flow in a steam turbine with spontaneous condensation[J];Journal of Marine Science and Application;2007年02期
17 ;Sound propagation in complicated industrial enclosures[J];Chinese Journal of Acoustics;1994年04期
18 YAN Xiao;YANG Xue-feng;CHE Jian-ye;ZHAO Da-peng;SHEN Zheng;YANG Xiu-hua;QI Zhi-qiang;ZHANG Qiang;;Completion of Hot Test on Engineering Application Research of Heat-pump Evaporation Technology Dealing With Low Level Radioactive Liquid Waste[J];Annual Report of China Institute of Atomic Energy;2013年00期
19 邱志强;邹海;孙建华;;Modeling a high output marine steam generator feedwater control system which uses parallel turbine-driven feed pumps[J];Journal of Marine Science and Application;2008年03期
20 ;Hydrogen and steam distribution following a small-break LOCA in large dry containment[J];Nuclear Science and Techniques;2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 Zhang Hongtao;Hu Hongli;Xu Xinhang;Liu Yonghong;Wang Lei;Pan Junwei;;Control for Reheat Steam Temperature of Power Plant Based on Particle Swarm Optimization[A];2012年计算机应用与系统建模国际会议论文集[C];2012年
2 WANG Yuan;ZHANG Wei;;Maglev Electromagnetic Catapult System for Shipboard Aircrafts[A];第九届全国动力学与控制学术会议会议手册[C];2012年
3 Wang Bin;Huang Xiaobin;;Application of Fuzzy Strategy in the Superheated Steam Temperature Control System of Boiler[A];Proceedings of 2011 International Conference on Information Management and Engineering(ICIME 2011)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张亮;Oxy-steam气氛下煤粉燃烧特性及NO生成特性研究[D];华中科技大学;2016年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978