【摘 要】
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本文研究了O/CO气氛下煤粉燃烧特性、SO钙基脱除的直接硫化特性及NOx燃煤排放特性,并对燃烧过程进行了数值模拟,主要工作概括为以下六个方面:1.借用热重分析手段比较了空气和O/CO气氛下煤粉的燃烧特性,并就固硫特性作初步讨论.通过对莱阳煤、长广煤、太平煤三种煤种的着火温度、燃尽温度、及燃烧特性指数的分析,表明O/CO气氛下的燃烧优于空气,并从反应动力学数据得到证实.同时,借助定硫仪初步比较了煤粉
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本文研究了O<,2>/CO<,2>气氛下煤粉燃烧特性、SO<,2>钙基脱除的直接硫化特性及NOx燃煤排放特性,并对燃烧过程进行了数值模拟,主要工作概括为以下六个方面:1.借用热重分析手段比较了空气和O<,2>/CO<,2>气氛下煤粉的燃烧特性,并就固硫特性作初步讨论.通过对莱阳煤、长广煤、太平煤三种煤种的着火温度、燃尽温度、及燃烧特性指数的分析,表明O<,2>/CO<,2>气氛下的燃烧优于空气,并从反应动力学数据得到证实.同时,借助定硫仪初步比较了煤粉在空气和O<,2>/CO<,2>两种气氛下的硫析出特性,结果表明后者脱硫效果有很大改善.2.分别以热重仪及沉降炉研究了中等温度(800℃~900℃)和较高温(900~1250℃)下空气和O<,2>/CO<,2>两种气氛钙基脱硫特性.在热重分析仪上考察了中等温度下温度、O<,2>和SO<,2>浓度、粒径等主要因素对直接硫化CaCO<,3>-SO<,2>过程的影响,并求取了反应的活化能.在沉降炉上考察了较高温下O<,2>/CO<,2>气氛中温度、Ca/S、不同CO<,2>体积浓度、炉内停留时间、过量空气系数、煤种等参量的影响.3.建立了高温条件下CaSO<,4>分解的吉布斯自由能与温度的函数关系,并求取了SO<,2>分解压力与分解温度之间的关系,在此基础上得到了CaSO<,4>高温热力学分解特性.并与直接硫化过程进行了对比,进而判断出O<,2>/CO<,2>气氛有利于阻止CaSO<,4>的热力分解.在热力学分析的基础上,借用热重分析评价CO<,2>、SO<,2>和O<,2>浓度对CaSO<,4>分解的影响,求取反应活化能.并采用不反应缩核模型比较O<,2>/CO<,2>-空气两种气氛下反应过程控制因素的变化特性.4.借助压汞孔结构分析、电镜扫描及热重分析等手段,研究了Na<,2>CO<,3>、K<,2>CO<,3>、Al<,2>O<,3>及Cs<,2>CO<,3>对CaCO<,3>微观孔结构性质及硫化转化的影响,结果表明:Na<,2>CO<,3>、K<,2>CO<,3>、Al<,2>(SO<,4>)<,3>的加入优化了孔尺寸分布、增加了孔隙率和表面积,对直接硫化过程有促进作用.而Cs<,2>CO<,3>的作用正好相反.从灰熔点的分析得出Na<,2>CO<,3>的加入并没有导致结渣的加重.5.用沉降炉分析了O<,2>/CO<,2>煤粉燃烧中NOx的释放特性,得出煤粉燃烧过程O<,2>/CO<,2>气氛较空气下有助于抑制NOx的排放.考察了温度、不同煤种、过量空气系数对NOx生成特性的影响.并以甲烷等混气模拟了炉内气氛,分析了燃料氮、循环氮及两者同时存在对NOx生成的影响.6.根据煤粉燃烧条件,选取合适的模型,借助Fluent软件对沉降炉内空气-O<,2>/CO<,2>两种气氛下煤粉燃烧及NOx污染物生成特性进行数值模拟,得到了炉内温度分布特性、传热特性及污染物生成特性,并与实验数据作了比较.7.初步讨论膜分离制氧的基本原理和方法,提出为了推广O<,2>/CO<,2>煤粉燃烧技术的应用,开发高效低耗的膜分离制氧的方法成为必要.
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