O2-CO2氣氛下煤粉燃燒特性及性能研究.pdf

1、溫室效應導致的全球氣候變暖問題日益突出,而導致溫室效應的主要因素是礦物燃料燃燒造成的大量CO2排放,其中燃煤電廠排放出的CO2占世界上CO2總排放量的1/3。減少CO2排放的重要途徑是碳捕集與封存(CCS),其中O2/CO2燃燒技術是一種便于直接捕集高濃度CO2、綜合控制燃煤污染物排放的新一代潔凈煤發(fā)電技術,具有明顯的優(yōu)勢和較強的應用前景。為此,研究煤粉在O2/CO2氣氛下的燃燒特性和性能有著重要的意義。
　　 本文采用三種不同

2、的標準煤樣,利用熱重分析儀,分別在N2和CO2氣氛下進行了非等溫熱解實驗,并在O2/N2和O2/CO2不同體積配比氣氛下進行了非等溫燃燒實驗,計算并分析了煤粉燃燒特征參數(shù)、特性指數(shù)和化學反應動力學參數(shù)。結果表明:相同氧濃度下,CO2代替N2后,著火和燃盡滯后,反應強度減小,化學反應機理發(fā)生了變化,揮發(fā)分釋放、可燃和燃盡性能變差,增加氧氣濃度后有所改善;煤粉在30％O2/70％CO2和空氣氣氛下燃燒特性的相似性與沉降爐試驗或數(shù)值模擬有一定

3、的差別,認為是煤粉顆粒周圍反應氣流氧濃度變化的差別造成的。
　　 通過分析實驗數(shù)據(jù),了解了煤粉在O2/CO2氣氛下的燃燒特性后,為了進一步研究煤粉在O2/CO2氣氛下的燃燒性能,本文利用計算流體力學軟件Fluent,對某電廠600MW四角切向燃燒鍋爐爐內燃燒過程進行了數(shù)值模擬,通過對模擬結果的分析,驗證了所建物理模型、所選數(shù)學模型及網格劃分的合理性,然后進行了O2/CO2不同體積配比以及燃燒器不同配風方式下的數(shù)值模擬,分析了爐內

4、速度、溫度、組分、熱流密度和吸熱量等分布特點。結果表明:相比空氣氣氛,21％O2/79％CO2氣氛燃燒滯后,爐膛溫度、輻射力水平和燃盡率降低,氧氣濃度增加后有所提高;O2/CO2不同體積配比中,29％O2/71％CO2燃燒狀況與空氣氣氛最為接近,但NO排放大幅降低;減少燃盡風,爐膛壁面平均熱流密度增加,旋流強度增加;上調一次風口,灰渣含碳量降低,燃盡率升高;正寶塔、倒寶塔、啞鈴和雙縮腰配風方式中,雙縮腰配風方式爐膛壁面熱流密度、總吸熱量