【摘 要】
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煤气化技术是煤炭高效清洁利用中最有前景和有效的手段之一。在煤气化过程中会产生大量的气化灰渣固体废弃物,其中气化飞灰（也被称为气化残碳）会占到气化灰渣固废总量的30%-50%,目前主流的处理方式是以堆存和填埋为主,造成严重的环境污染和能源浪费,所以如何高效清洁地处理煤气化飞灰是目前亟需解决的问题。煤气化飞灰的含碳量高达30%以上,将煤气化飞灰直接作为燃料用于燃烧,使高含碳量的煤气化飞灰转化为低含碳飞
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煤气化技术是煤炭高效清洁利用中最有前景和有效的手段之一。在煤气化过程中会产生大量的气化灰渣固体废弃物,其中气化飞灰（也被称为气化残碳）会占到气化灰渣固废总量的30%-50%,目前主流的处理方式是以堆存和填埋为主,造成严重的环境污染和能源浪费,所以如何高效清洁地处理煤气化飞灰是目前亟需解决的问题。煤气化飞灰的含碳量高达30%以上,将煤气化飞灰直接作为燃料用于燃烧,使高含碳量的煤气化飞灰转化为低含碳飞灰,不仅可以提高系统的碳转化率,还可以将低含碳量的二次飞灰应用于传统建工建材产品,通过探究煤气化飞灰的理化结构性质和燃烧特性可以确定其作为燃料进行利用的可行性和具体的影响因素,对于突破煤气化飞灰的规模化、资源化利用具有重要意义。本文的研究对象为常压气化炉煤气化过程所产生的飞灰中的干灰,通过氮吸附、汞吸附、扫描电镜等研究其理化结构性质,通过热重分析研究其基础燃烧特性,其后在高温沉降炉中进行燃烧实验,结合数值模拟得到氧气浓度等燃烧指标,得到适用于干灰燃烧的燃烧模型。在0.3MW预燃室旋流煤粉燃烧器上对煤气化干灰和烟煤的掺烧进行数值模拟,得到关于三次风温度、变内外二次风率比和一次风温度的运行参数对燃烧的影响规律,从而为煤气化飞灰燃烧的工业利用提供可支持的实验数据和相关结论。本文以常压气化炉煤气化干灰为例探究煤气化干灰的物理和化学性质,得知煤气化干灰通过氮吸附得到的比表面积为130.41 m~2/g,总孔体积为0.17cm~3/mg,面积加权的分形维数为2.55,体积加权的分形维数为2.71,表明其孔隙结构复杂;通过热重分析,得知样品的燃烧过程主要分为三个阶段:水分蒸发和挥发分析出;挥发分、官能团分解和固定碳的剧烈燃烧无机物碳酸盐和剩余残留物的高温分解;燃烧过程中有CO、CO2、CH4、NH3、H2O的释放;干灰样品的活化能E平均估算值为115.27 KJ/mol,高于水中灰的平均活化能值78.28 KJ/mol,与阳泉无烟煤的活化能数值E值相比更低,说明仍具有一定的可燃烧价值。通过在旋流煤粉燃烧器中烟煤和干灰7:3掺烧的数值模拟,改变三次风温、内外二次风比例以及一次风温的运行参数后,综合排放NO排放浓度、燃料燃尽率以及燃烧特性后得出,三次风温为573K,RSA=0.2和一次风温为473K为优化后的合适的运行参数。
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