单颗粒煤焦在O2/CO2与O2/H2O气氛下燃烧特性的实验与模拟研究
矿物燃料燃烧排放的CO2引起的全球气候变暖问题在逐渐威胁着人类的生存环境，进行CO2的减排工作迫在眉睫。Oxy-steam燃烧作为一种新型的燃烧方式，能够克服现有的以O2/CO2为代表的Oxy-fuel燃烧方式存在的问题，受到研究学者的广泛关注。本文主要运用数值模拟和实验方法，研究了单颗粒煤焦在O2/H2O和O2/CO2气氛下的燃烧特性。 对单颗粒煤焦在O2/H2O及O2/CO2静止气氛的稳态燃烧的模拟发现，煤焦燃烧后产生的CO含量随着氧气浓度的增加而增加。在O2/H2O气氛下发现H2含量在氧浓度为0.3时最大，颗粒表面的H2随氧浓度继续增加而降低，气相中的H2最大含量则变化不大。当气体温度增加时，煤焦燃烧产生的CO、H2含量呈下降趋势，相反CO2含量和温度则呈上升趋势。但在O2/H2O气氛下，温度为1273K和1373K的区间内，煤焦燃烧产生的CO和H2含量变化不大，焦炭的质量损耗率也在增加。 使用同步热分析仪对煤焦在O2/H2O、O2/N2和O2/CO2气氛下的着火实验，发现氧气浓度增加后加快了煤焦的着火和燃烧进程。对比实验和模拟得到的结果发现，O2/H2O气氛下煤焦的失重率最大，O2/N2气氛下居中，O2/CO2气氛下最小。对单颗粒煤焦在O2/H2O、O2/N2和O2/CO2气氛下着火的非稳态过程模拟发现，增加氧气浓度，加快了化学反应速率，更易于着火。同时，颗粒表面的CO、CO2和H2的含量都相应提高。当氧气浓度相同时，焦炭在O2/H2O气氛下的质量消耗率比O2/CO2和O2/N2气氛下高。
单颗粒煤焦;燃烧特性;质量损耗率;氧气浓度
华中科技大学
硕士
热能工程
邹春
2014
中文
TK16
64
2015-07-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）