氣氛對(duì)煤燃燒和SO2-NOX遷移的機(jī)理及動(dòng)力學(xué)特性影響的研究.pdf

1、燃燒環(huán)境氛圍對(duì)于燃料燃燒過(guò)程以及燃燒污染物的遷移特性有重要的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究和理論分析,探索燃燒環(huán)境氛圍對(duì)于燃燒機(jī)理和動(dòng)力學(xué)特性的影響,揭示污染物遷移的機(jī)理,重點(diǎn)研究環(huán)境氛圍對(duì)燃燒特性和污染物排放特性的影響規(guī)律,獲得關(guān)鍵的影響因素和主要的燃燒特征參數(shù)。研究?jī)?nèi)容具有重要的學(xué)術(shù)意義和工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
　　 首先,針對(duì)煤和煤矸石,采用熱分析法,實(shí)驗(yàn)研究了3種煤在O2/N2和O2/CO2環(huán)境氣氛的燃燒特性,探索環(huán)境氛圍對(duì)燃料燃燒機(jī)理和燃

2、燒特性的影響規(guī)律,并進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析,獲得了主要的燃燒特征參數(shù)。研究結(jié)果表明:1)O2/N2和O2/CO2環(huán)境氣氛下,富氧氣氛可顯著改善煤的燃燒特性,并且氧濃度對(duì)煤燃燒特性的影響程度隨著煤種固定碳含量的增加而增大。隨著氧濃度增加,煤粉燃燒TG和DTG曲線(xiàn)均向低溫區(qū)發(fā)生移動(dòng),煤粉的燃燒特性得到改善。氧濃度對(duì)煤焦燃燒的影響更顯著。2)O2/CO2和O2/N2環(huán)境氣氛相比,CO2對(duì)煤燃燒性能有重要影響。相同氧濃度下,由于CO2的比熱較大,且C

3、O2影響燃燒生成的CO2產(chǎn)物的擴(kuò)散,導(dǎo)致煤的著火和燃盡溫度升高,CO2的存在改變了煤焦的燃燒特性,尤其是高的CO2濃度對(duì)燃燒的影響更大。3)實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),氧濃度增加對(duì)改善燃燒非常有利。隨著氧濃度的增加,燃料的平均表觀(guān)活化能均有所增加,頻率因子增加的作用更顯著,因此燃燒反應(yīng)速率顯著增加。4)氣氛、粒徑和升溫速率均對(duì)煤粉動(dòng)力學(xué)特性有較大影響。燃料的表觀(guān)活化能和頻率因子之間存在動(dòng)力學(xué)補(bǔ)償效應(yīng),即lnA=mE+n。
　　 其次,針對(duì)干法脫

4、硫過(guò)程,研究含氯添加劑產(chǎn)生的環(huán)境氛圍對(duì)石灰石干法脫硫的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究和理論分析,以NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2、K2CO3為添加劑,探索含氯添加劑形成的環(huán)境氛圍對(duì)石灰石固硫效率影響,并對(duì)固硫過(guò)程進(jìn)行吉布斯自由能分析,獲得含氯添加劑的固硫機(jī)理和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。研究結(jié)果表明:1)以含氯無(wú)機(jī)鹽作為石灰石干法脫硫的添加劑,能夠提高石灰石的脫硫效率,且添加劑對(duì)煤矸石硫分析出的影響比煤更大。實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),添加含氯無(wú)機(jī)鹽,對(duì)石灰石脫硫效率的

5、促進(jìn)作用由大到小依次為:NaCl、MgCl2、KCl、CaCl2。2)添加劑對(duì)形態(tài)硫的析出和遷移有明顯的影響,燃料析出的SO2濃度和總量均有下降。煤矸石硫分析出受到的影響較大。3)采用吉布斯自由能理論分析方法,揭示了含氯添加劑的石灰石干法脫硫的反應(yīng)機(jī)理。吉布斯自由能計(jì)算結(jié)果表明,含氯添加劑提高石灰石脫硫效率的機(jī)理是添加劑本身能夠發(fā)生固硫反應(yīng),并進(jìn)一步通過(guò)氯化反應(yīng),促進(jìn)CaO的固硫反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析結(jié)果基本一致,并且獲得了含氯添加劑

6、對(duì)石灰石固硫反應(yīng)特性的影響規(guī)律。
　　 最后,采用理論分析與模擬結(jié)合的方法,重點(diǎn)研究燃燒環(huán)境氣氛對(duì)NOx遷移的影響,探索燃煤過(guò)程中NOx產(chǎn)生機(jī)理,獲得NOx的遷移特性。比較分析燃料特性、氣固兩相流動(dòng)、溫度場(chǎng)等因素對(duì)NOx遷移和產(chǎn)生的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:1)對(duì)于流化床反應(yīng)器的燃燒環(huán)境氛圍,NO和N2O的生成量隨過(guò)量空氣系數(shù)的增加而明顯增加。NO和N2O的生成和一二次風(fēng)比有較大關(guān)系,NOx的生成量隨一二次風(fēng)比的增大而增大。2)燃