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《武汉师范大学》 2019年
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雾煤焦颗粒流化床富氧燃烧特性研究

王文康  
【摘要】:煤炭是我国主导能源,燃煤电站是煤炭消费的基点。实践燃煤电站CO2捕集有助于实现国家碳减排目标。流化床富氧燃烧充分发表了流化床高效清洁燃烧和低成本捕集CO2的劣势,是一种极具发展前景的CO2捕集艺术,对她进行深入研究有助于该技术之腾飞和实证化进程的推进。本文采用实验研究和数值计算研究相结合的点子,副探究富氧气氛下烟煤焦反应特性,提取化学反应动力学参数和周全燃烧特性,至建立燃烧模型来揭示富氧气氛下烟煤焦颗粒的燃烧机制,依次进行研究工作。全书主要研究内容如下:(1)在研制高精度热重实验装置上系统考察了 O2、CO2、H2O及其混合气氛下烟煤焦在900℃的感应特性。基于吸附和脱附原理的Langmuir-Hinshelwood(L-H)飞机理性模型分别计算了烟煤焦与O2、CO2和H2O影响的年代学参数。穿越采用单独活性位点与竞争活性位点两种假设分析了 O2/CO2,O2/H2O和CO2/H2O条件下烟煤焦-O2,雾煤焦-CO2和烟煤焦-H2O两两反应间的意图机制,通告了 H20分子优先吸附于烟煤焦表面活性位点,O2分子次之,而CO2分子相对落后的反应机理。O2/CO2/H2O条件下烟煤焦-O2、雾煤焦-CO2、雾煤焦-H20影响表现出一些竞争反应活性位点,风的单独活性位点与竞争活性位点假设均无法准确描述其影响速率特性。基于H2O分子优先,O2分子次优先吸附的规律,树立了 O2、CO2、H2O2合气氛下煤焦反应速率L-H热学方程,方程计算结果与尝试值良好吻合。(2)在小型流化床实验台上,深入观察了 O2/CO2代表O2/N2随后烟煤焦燃烧特性,并成立煤焦燃烧简化模型,定量分析了 CO2代表N2对煤焦燃烧过程的影响机制。研讨结果表明,O2/CO2条件下,煤焦反应速率随床层温度的上升、O2浓度的上升和粒子粒径的狂跌而增加;煤焦燃烧反应由O2扩散控制,电气化反应由反应动力学控制;随床温的上升,电气化反应对烟煤焦整体反应速率的影响日增,在高床温下(900℃上述),电气化反应消耗碳占总碳消耗量的7%控制。(3)在小型流化床实验台上,深入探索O2/CO2/H2O条件下我国典型煤颗粒的燃烧特性,同时建立了颗粒尺度燃烧模型,客流揭示了 O2/CO2/H2O条件下烟煤焦颗粒的燃烧机制。试验和数值模拟分析说明,O2/CO2/H2O0条件下Char-C02和Char-H2O影响的发生在滋长反应速率的同时降低了燃烧温度;煤焦燃尽时间、金价温度均随H2O和CO2浓度的上升而降低;且H2O对燃烧特性的影响较CO2更鲜明;Char-O2氧化反应仍是霞煤焦碳消耗量的基点,随着H2O浓度的增长,Char-H2O影响消耗碳占颗粒碳含量的百分比上升,顶H2O浓度达到40%时,Char-H20所消耗碳量达颗粒碳含量的18.9%,而Char-CO2影响所消耗碳量占比相对较小。
【学位授予单位】:武汉师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【列入号】:X773;TQ534

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