富氧条件下煤燃烧特性的热重法实验研究

摘要

目前,世界上火力发电厂煤粉锅炉大多都是用油点火或助燃,每年的耗油量是巨大的。因此,寻找更经济实用的解决办法是有必要的。研究煤粉在富氧条件下的燃烧特性,不论对煤粉的富氧燃烧还是煤粉的富氧点火技术都具有重要意义。本文对褐煤、烟煤、贫煤、无烟煤、褐煤与无烟煤的混煤以及烟煤与无烟煤的混煤在氧气浓度分别为21％、30%、40%、70%和100%的条件下进行了热天平燃烧实验。并分析了不同氧气浓度下四种煤燃烧反应的动力学参数。实验结果表明:(1)氧气浓度对煤粉热重燃烧的TG和DTG曲线有着非常大的影响。随着氧气浓度的增大,所有煤样燃烧的TG和DTG曲线都向低温区移动,煤样的着火温度及燃烬温度均呈下降趋势,燃烬温度相对于着火温度降低的速度更快,着火时间提前,燃烧时间缩短;最大失重速率也随氧气浓度的增大而增大并且移向低温区,煤粉的反应活性增强。(2)混煤在不同氧气浓度下的燃烧现象除以上几点与单煤相同外,随不同煤质特性的煤掺混还会出现不同的燃烧现象。煤质差异较大的褐煤与无烟煤掺混时,TG和DTG曲线会出现分段,这种燃烧分段现象会随着氧气浓度的增加越来越明显,当氧气浓度较高时在DTG曲线的低温段和高温段就会出现明显的平台。煤质差异相对较小的烟煤与无烟煤混合燃烧时,混煤的着火温度介于两种单煤之间,最大失重速率比两种单煤都小。混煤着火温度随氧气浓度增大而下降的速度比单煤要快。(3)单煤燃烧动力学参数的求解结果显示:随着氧气浓度的增大,煤粉的活化能增大;实验曲线的线性度越来越好。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 我国的能源资源及利用状况

1.3 研究煤燃烧特性的意义

1.4 富氧燃烧的意义

1.4.1 富氧燃烧节能原理分析

1.4.2 富氧燃烧对环境的影响

1.5 本文主要内容

第2章 煤的燃烧理论及实验装置简介

2.1 煤燃烧过程概述

2.2 实验装置简介

2.2.1 热重分析仪简介

2.2.2 煤燃烧特性的热值分析法及所取得的成果

2.2.3 氮气与氧气混合装置简介

2.3 本章小结

第3章 不同氧气浓度气氛对煤燃烧特性的影响

3.1 实验样品制备及工业分析实验

3.1.1 实验样品制备

3.1.2 工业分析结果

3.2 实验工况

3.3 单煤实验结果及分析

3.3.1 热重实验曲线分析

3.3.2 氧气浓度变化对着火温度，峰值温度及燃烬温度的影响

3.4 混煤实验结果及分析

3.4.1 烟煤与无烟煤混煤燃烧实验结果及分析

3.4.2 褐煤与无烟煤混煤燃烧实验结果及分析

3.5 本章小结

第4章 燃烧动力学参数求取与比较

4.1 煤的化学反应级数

4.2 活化能的定义及其在煤燃烧过程中的应用

4.2.1 阿累尼乌斯定律与活化能

4.2.2 活化能的求取方法

4.3 实验曲线活化能的求解

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢