生物质混煤在富氧条件下的燃烧特性研究

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本文应用ASPEN PLUS软件对四种不同的生物质(稻秆、麦秆、梧桐木和落叶松)和两种不同变质程度的煤(烟煤、贫煤)及其混合物在富氧条件下的燃烧进行了模拟计算,得到了温度及氧气浓度对其燃烧产物的影响;通过热分析技术分析了其燃烧特性,探讨了混合比例及氧气浓度等参数对其燃烧特性的影响,并进一步对其进行了动力学分析,得到其动力学特性;最后在小型流化床燃烧系统上对其燃烧进行验证试验,其燃烧速度得到测定并与热重分析结果进行了对比。首先,本文应用ASPEN PLUS软件对四种不同的生物质(稻秆、麦秆、梧桐木和落叶松)和两种不同变质程度的煤(烟煤、贫煤)及其混合物的燃烧进行模拟及产物分析。分析发现,生物质混煤燃烧其CO的生成受温度的影响较大;随着温度升高,N2生成量逐渐减少,NOx产量逐渐增加;SO2的生成量逐渐增加,SO3的生成量逐渐减少;随氧气浓度增加,CO2的产量稳定, CO产量微小;N2产量减少而NOx产量逐渐增加;N02的产量也逐渐增加,NO产量则略有减少;S02产量明显下降,SO3产量则逐渐增加。其次,通过热分析技术分析了其燃烧特性。随着生物质加入比例的增大,麦秆、稻秆与煤混合后的着火温度逐渐降低,梧桐木、落叶松与煤混合之后着火温度整体略有升高但并不明显;最大燃烧速率增大,同时最大燃烧速率对应的温度降低;燃尽温度呈降低趋势,燃烧时间缩短,综合燃烧特性变好。随氧气浓度的增大,各生物质混煤的着火温度略有变化,但是并不明显,最大燃烧速率迅速增大,最大燃烧速率对应的温度也略有降低,燃尽温度明显降低,燃烧时间也明显的缩短,综合燃烧指数S明显增大。再次,通过热分析动力学分析计算得到了各生物质混煤的动力学参数及氧分压指数,发现生物质与煤混合之后的燃烧反应非常复杂。氧气浓度的变化并没有改变燃烧反应的反应机理。生物质混煤的挥发份燃烧阶段主要是受动力因素影响;随温度的升高,扩散因素对生物质混煤燃烧的影响变强。最后,通过流化床燃烧实验发现,各生物质混煤样品主要失重均发生在第一分钟内,无论是增加混合比例还是增加氧气浓度,生物质混煤样品在第一分钟内的平均燃烧速率增加;增加氧气浓度可以大大的减少燃烬时间,这在低氧浓度下尤为明显;生物质混煤在富氧条件下的流化床燃烧与热重燃烧其主要失重阶段有着相似的变化规律。
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