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CO_2/O_2气氛下煤粉富氧燃烧特性基础研究

作　者: 姜旭东
导　师: 周志军；王智化
学　校: 浙江大学
专　业: 工程热物理
关键词: 煤粉富氧燃烧 CO2/O2 着火温度着火模式定炭炉热天平
分类号: TK16
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着全球对二氧化碳减排的日益关注,对于我国近阶段仍以煤为主的能源消费结构的国家而言,发展和推动燃煤行业的碳减排技术尤为重要。富氧燃烧技术是一项既能降低二氧化碳减排成本,又能提高能源利用效率的煤清洁利用技术,如何将富氧燃烧技术与煤炭利用有效结合起来,已经成为近阶段煤炭研究领域的研究热点和难点问题。而对煤粉富氧燃烧的基础性研究,则可以为其大规模工业应用提供必要的理论支持和技术分析。本文选取了几个不同煤种,分别在定炭炉和热天平上进行了CO2/O2气氛下的富氧燃烧特性研究。在定炭炉中,当氧气浓度从21%升高到100%,新安矿原煤的着火时间和燃尽时间分别从270s和665s,缩短为94s和166s,最高燃烧温度也从681℃提高到1240℃；但是氧气浓度超过60%后,提高氧气浓度对缩短着火时间和燃尽时间的效果趋于不明显；在21%氧气浓度下,与普通空气助燃相比；二氧化碳气氛明显延迟了煤粉的着火；但在高氧浓度下,二氧化碳可以加快煤粉颗粒的燃烧速度。在热天平实验中,当氧气浓度从21%升高到100%,宁鲁原煤的着火温度和燃尽温度分别从780K和965K下降到723K和760K；但当超过某个氧气浓度后,着火温度和燃尽温度下降趋势变缓；在实验过程中提高加热速率可以降低着火温度和燃尽温度,但着火温度和燃尽温度存在极值；在热天平实验中还发现较低氧气浓度下,与氮气相比,二氧化碳反而有利于煤粉的着火燃烧,可以促进煤粉的燃烧。热天平实验发现,CO2/O2气氛下,提高氧气浓度,煤粉着火模式从非均相着火向均相着火转变；而N2对富氧气氛下煤粉的着火模式几乎没有影响。富氧气氛下,提高加热速率,煤粉偏向于非均相着火模式；小颗粒煤粉偏向于非均相着火模式,大颗粒煤粉偏向于联合着火模式；挥发份含量高,煤粉偏向于均相着火模式,挥发份含量低,煤粉偏向于非均相着火模式。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-9
目录  9-11
第一章绪论  11-18
  1 研究背景  11-13
    1.1 世界能源结构  11-12
    1.2 中国能源结构  12-13
  2 气候危机及温室效应  13-15
    2.1 气候危机  13-14
    2.2 二氧化碳温室效应  14-15
  3 氧化碳减排  15-18
第二章富氧燃烧技术及应用  18-29
  1 富氧燃烧发展概况  18-23
    1.1 富氧燃烧技术国外发展概况  18-22
    1.2 富氧燃烧技术国内发展概况  22-23
  2 富氧燃烧技术理论基础  23-25
    2.1 提高火焰温度和黑度  23-24
    2.2 加快燃烧速度,促进燃烧完全  24
    2.3 降低燃料的燃点温度和减少燃尽时间  24-25
    2.4 降低过量空气系数,减少燃烧后的烟气量  25
  3 富氧燃烧技术应用  25-29
    3.1 富氧燃烧在循环流化床上的应用  25-26
    3.2 富氧燃烧在燃煤锅炉上的应用  26-27
    3.3 富氧燃烧在玻璃炉窑上的应用  27
    3.4 富氧燃烧在发动机上的应用  27-29
第三章本文富氧燃烧实验介绍  29-35
  1 富氧燃烧定炭炉实验介绍  29-31
    1.1 定炭炉实验系统介绍  29-30
    1.2 定炭炉实验流程介绍  30-31
    1.3 定炭炉实验工况设计  31
  2 热天平实验介绍  31-35
    2.1 热天平实验系统介绍  31-33
    2.2 热天平实验流程介绍  33
    2.3 热天平实验工况设计  33-35
第四章富氧燃烧定炭炉实验  35-54
  1. 氧气浓度对煤粉颗粒着火燃烧特性的影响  36-43
    1.1 氧气浓度对着火时间的影响  37-39
    1.2 氧气浓度对燃尽时间的影响  39-41
    1.3 氧气浓度对最高燃烧温度的影响  41-42
    1.4 氧气浓度对升温速率的影响  42-43
  2. CO_2和N_2对富氧燃烧的不同影响  43-45
  3. 定炭炉炉温对富氧燃烧的影响  45-48
  4. 反应气流速度对煤粉颗粒富氧燃烧特性的影响  48-51
  5. 定炭炉实验误差分析  51-52
  6. 本章小结  52-54
第五章热天平富氧燃烧实验  54-75
  1. 氧气浓度对煤粉富氧燃烧特性的影响  55-60
  2. 加热速率对煤粉富氧燃烧特性的影响  60-63
  3. 反应气氛对煤粉富氧燃烧特性的影响  63-68
  4. 煤粉粒径对煤粉富氧燃烧特性的影响  68-71
  5. 不同煤种的富氧燃烧特性  71-73
  6. 本章小结  73-75
第六章着火机理探索及着火模式判断  75-86
  1. 着火模式判据  76-78
  2. 氧气浓度对着火机理的影响  78-79
  3. 加热速率对着火机理的影响  79-81
  4. 反应气氛对着火机理的影响  81-82
  5. 煤粉粒径对着火机理的影响  82-83
  6. 不同煤种的着火机理  83-85
  7. 本章小结  85-86
第七章全文总结和展望  86-89
  7.1 全文总结  86-87
  7.2 展望  87-89
参考文献  89-100
作者简历  100
教育背景  100
攻读硕士期间发表论文  100
参加的科研项目  100
硕士期间所获奖项  100

CO_2/O_2气氛下煤粉富氧燃烧特性基础研究

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