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富氧环境下煤粉燃烧特性试验研究

作　者: 刘靖昀
导　师: 赵虹；翁善勇
学　校: 浙江大学
专　业: 工程热物理
关键词: 氧气浓度煤粉着火温度反应速度燃尽率排放沉降炉热天平
分类号: TQ534
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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引　用: 17次
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内容摘要

氧气浓度的变化对煤粉燃烧产生很大的影响，增加氧气浓度会降低着火热和着火温度，增加反应速度、提高火焰温度、促进完全燃烧。目前，世界上火力发电厂煤粉锅炉基本上都是用油点火或助燃，每年的耗油量是巨大的。如果可以利用富氧空气(高氧气浓度的空气)助燃煤粉、替代电厂点火用油，其经济效益将十分可观。本文选用了从褐煤到贫煤的不同煤样，在沉降炉和热天平两种试验台上进行了煤粉的富氧燃烧试验。在沉降炉中，着火温度随氧气浓度的增加而降低。低挥发分的贫煤对氧气浓度变化最为敏感，氧浓度由16％增加到36％，着火温度下降24％，绝对值降低147℃，而褐煤卡列那的着火温度随氧气浓度变化最小，仅下降36℃，但由于其本身的着火温度较低，所以降幅也达到12％。四种烟煤的趋势居于贫煤和褐煤之间，着火温度下降15％左右，绝对值下降60～100℃，且烟煤的着火温度在氧气浓度达到26％后，下降的速度降低。通过改变沉降炉内的煤粉浓度的实验，我们可以发现：氧气浓度增加，消弱了煤粉浓度对着火温度的影响。同样不同氧气浓度下煤粉细度对着火温度的影响很小，且基本相近。在热天平中，不同的煤种随着氧浓度的增加最大燃烧速率对应温度TImax降低约50℃左右，下降比例在10％左右。氧气浓度增加后煤种的着火特性向好的方面转变：TG曲线左移，曲线变得更加陡峭。本文也分析了氧气浓度增加对反应速度、燃尽率和排放的影响，得出在两种实验设备中煤粉燃烧速度与氧气浓度基本成指数关系，燃烧速度随氧浓度增加而迅速增加；氧气浓度增加对燃尽有很大的促进，尤其对于难燃的煤种，氧气浓度从21％提高到36％，燃尽率可提高11％；氧气浓度提高后并不一定增加二氧化硫和氮氧化物的排放，在过量空气系数一定的条件下，增加氧气浓度，二氧化硫和氮氧化物的生成量反而明显降低。

全文目录

第一章绪论  7-13
  第一节世界能源概况  7-9
    1.1 国际能源概况  7
    1.2 中国能源现状  7-9
  第二节研究富氧燃烧的背景及意义  9-11
    2.1 国内外研究状况  9-10
    2.2 研究煤粉富氧燃烧的意义  10-11
  第三节本文研究的内容及方法  11
    3.1 富氧助燃的经济性以及影响煤粉着火特性的因素  11
    3.2 试验设备与装置的介绍  11
    3.3 研究氧气浓度变化对煤粉着火温度的影响  11
    3.4 研究氧气浓度变化对煤粉燃烧速率、燃尽和排放的影响  11
  参考文献  11-13
第二章富氧的经济性及影响煤粉着火特性的因素  13-33
  第一节富氧燃烧的经济性  13-17
    1.1 工业制氧的情况  13-14
    1.2 富氧点火经济性估算  14-17
  第二节富氧燃烧的优越性和应用实例  17-20
    2.1 富氧燃烧的优越性  17-18
    2.2 富氧助燃的应用实例  18-20
  第三节煤的着火特性的研究  20-31
    3.1 煤的燃烧  21
    3.2 煤的着火模式及判据  21-25
    3.3 煤粉气流的着火  25-26
    3.4 影响煤粉气流着火的因素的研究  26-31
  参考文献  31-33
第三章试验仪器和设备  33-43
  第一节热重分析仪的工作原理与应用  34-37
    1.1 热重分析仪简介  34-36
    1.2 热重分析特征值点的确定  36-37
  第二节沉降炉试验系统的工作原理及应用  37-42
    2.1 沉降炉本体  38
    2.2 空预器  38-39
    2.3 数据采集系统  39
    2.4 给粉机  39-40
    2.5 实验相关参数的确定  40-42
  参考文献  42-43
第四章氧气浓度变化对煤粉着火特性影响  43-57
  第一节氧气浓度变化对煤粉气流着火特性的影响  43-49
    1.1 试验条件  43
    1.2 试验现象  43-44
    1.3 氧气浓度变化对煤粉气流着火温度的影响  44-49
      1.3.1 氧气浓度对不同煤种的着火温度的影响  45-47
      1.3.2 变氧浓度下煤粉浓度对着火温度的影响  47-48
      1.3.3 变氧浓度下煤粉粒径对着火温度的影响  48-49
  第二节氧气浓度变化对静态煤粉层着火特性的影响  49-55
    2.1 试验工况  50
    2.2 试验现象及试验线型的分析  50-53
    2.3 热天平试验结果及分析  53-55
  第三节本章小结  55
  参考文献  55-57
第五章氧浓度的变化对煤粉然烧速率、燃尽和排放的影响  57-75
  第一节煤的化学反应与反应级数  57-58
  第二节氧浓度变化对静态煤粉层燃烧速率的影响  58-62
    2.1 氧浓度变化对平均燃烧速率的影响  60-62
    2.2 氧浓度变化对最大失重速率的影响  62
  第三节氧气浓度变化对煤粉气流燃烧速度的影响  62-68
    3.1 氧气浓度对燃烧速度的影响  62-66
    3.2 炉内烟气温度对比  66-68
  第四节氧气浓度变化对煤粉燃尽的影响  68-69
    4.1 试验工况及方案  68
    4.2 试验结果及分析  68-69
  第五节氧气浓度变化对煤粉排放的影响  69-72
    5.1 氮氧化物和二氧化硫的生成机理  69-70
    5.2 试验方案及工况  70-71
    5.3 试验结果及分析  71-72
  第六节本章小节  72-73
  参考文献  73-75
第六章全文总结及展望  75-77
  第一节全文总结  75-76
  第二节展望  76-77
致谢  77

富氧环境下煤粉燃烧特性试验研究

内容摘要

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