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富氧燃烧条件下煤焦的燃尽特性

本文利用平面火焰携带流反应器研究了DT烟煤在富氧燃烧条件下的燃烧实验.采用灰示踪法分析煤焦的燃尽和元素释放特性,并采用等密度模型计算了基于氧化反应C+0.5O2 →CO的表观反应动力学参数.研究结果表明:煤粉在富氧燃烧条件下的燃尽慢于空气燃烧;富氧燃烧条件下,煤焦与CO2的气化反应会导致煤焦表面对O的化学吸附,进而导致氧元素释放速率减慢;高氧浓度条件下,高浓度CO2对煤焦燃尽的抑制作用大于CO2气化反应对煤焦燃尽的促进作用,降低环境氧浓度可以逐步提高CO2气化反应对煤焦燃尽的贡献.

关键词: 富氧燃烧 , 燃尽特性 , 元素释放 , 表观反应动力学

3 MWth富氧燃烧气体污染物生成与排放特性研究

张泰 , 柳朝晖 , 黄晓宏 , 陈松涛 , 王勇 , 皮里刚 , 郑楚光

工程热物理学报

本文在3 MWth富氧煤粉燃烧实验台,对空气燃烧,不同循环倍率的循环燃烧工况下,进行燃烧实验,研究富氧燃烧过程中气体污染物的排放特性.实验结果表明:在3 MWth富氧燃烧实验台上,富氧燃烧过程中CO2浓度可以达到80％以上,同时能保证很高的煤粉燃尽率;与空气工况相比,富氧燃烧工况下,烟气中NOx的浓度上升了56％～167％,排放量降低了46％～69％;同时燃烧气氛的变化对煤中硫向SO2的转化率影响很小;双碱法湿法脱硫能在富氧燃烧条件下稳定运行,脱硫效率能达到95％以上.

关键词: 富氧燃烧 , 气体污染物 , NOx , SO2 , 生成与排放特性

无烟煤热解过程中表面官能团的演变

黄晓宏 , 柳朝晖 , 尹志强 , 杨明 , 张泰 , 卢兴 , 郑楚光

工程热物理学报

FTIR和光谱的曲线拟合方法被用于研究无烟煤在高温O2/N2和O2/CO2气氛下热解时表面官能团的演变.为了揭示不同温度和气氛下热解过程中煤焦结构的变化规律,热解在不同的火焰环境(1670 K和1770 K,O2/H2O/CO2/N2)下开展.通过对比分析不同煤焦的红外光谱,得出以下结论:相比于N2焦,CO2焦含有更长的脂肪链或烷基侧链;由于煤焦表面化学吸附的CO2在高温下与芳香环发生的裂解反应可以生成脂肪族共轭C=O,这使得CO2焦含有更多的含氧官能团结构,同时也使得CO2焦的芳香度略低于N2焦.

关键词: O2/CO2 , 无烟煤 , 煤焦 , 表面官能团 , FTIR

3MWth富氧燃烧煤粉锅炉的数值模拟研究

郭军军 , 黄晓宏 , 柳朝晖 , 李翔宇 , 谭洵 , 王鹏 , 郑楚光

工程热物理学报

以国内首台3 MWth富氧燃烧煤粉锅炉为研究对象,借助CFD软件对煤粉空气燃烧和富氧燃烧工况进行数值模拟研究.通过与实验结果对比发现,模拟得到的炉膛温度分布、换热量以及出口组分与实验测量结果吻合,这表明本文使用改进的辐射特性模型以及4步化学反应机理能够很好地预测炉内温度、传热以及烟气组分分布.通过模拟研究,对比分析了空气燃烧与富氧燃烧的炉内特性.研究结果表明:富氧燃烧时,CO2的显著增加使得燃烧器区域出现高浓度CO;富氧燃烧的整体温度分布与空气燃烧相似,但峰值温度有较大的降低;炉内辐射传热较空气燃烧略有下降.

关键词: 富氧燃烧 , 温度分布 , 数值模拟 , 实验研究

O2/CO2条件下焦炭氮向NO的转化特性

黄晓宏 , 王定帮 , 史云烨 , 柳朝晖 , 郑楚光

工程热物理学报

本文以大同烟煤在固定床上制得的焦炭为研究对象,利用卧式管式反应器对不同工况下焦炭氮向NO的转化特性进行了实验研究.主要开展了18%O2/N2和18%O2/CO2气氛,分别在973 K、1073 K、1173 K、1273 K和1373K下的焦炭燃烧试验.实验结果表明,在18%O2/N2和18%O2/CO2气氛下,从973 K到1373 K,焦炭氮向NO的转化率呈现先增大后减小的趋势,在1073 K出现峰值.和O2/N2下相比,O2/CO2下焦炭氮向NO的转化率均有所下降.

关键词: 煤焦 , NO , O2/CO2