煤/生物质混合富氧燃烧及污染物释放特性研究

作     者：刘骁纬 

作者单位：三峡大学 

学位级别：硕士

导师姓名：余万

授予年度：2023年

学科分类：080702[工学-热能工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：稻壳 发热量预测 富氧燃烧 燃烧特性 污染物释放 

摘      要：煤/生物质混合富氧燃烧不仅能促进可再生能源利用,还可以降低CO及污染物的排放,已成为低碳能源领域的研究热点之一。由于燃烧中的协同效应和富氧气氛的影响,使得其燃烧特性与常规燃烧相比存在较大的差异。现有研究对煤/生物质富氧混合燃烧的污染物释放特性尚没有普遍结论。所以阐明燃烧热反应过程和污染物释放机理对该技术的发展和应用具有重要意义。因此,本文对于煤/生物质富氧混合燃烧进行了如下研究:首先,本文对华能华亭煤和稻壳两种样品进行了工业分析和元素分析,理论分析了煤与稻壳混合燃烧的互补性。通过现有公式对煤的发热量进行了预测;利用稻壳工业分析数据和HHV建立了针对稻壳单一物质的发热量预测公式,对其进行分析验证后与现有公式比较发现,本文提出的预测公式误差最小。其次,对稻壳/煤进行混合富氧燃烧热重实验。结果表明,随着稻壳掺混比增加至70%,燃尽温度从730℃降低至650℃,燃尽程度增大,综合燃烧指数由2.153×10增加到1.183×10;随着升温速率增加,样品的燃尽温度和综合燃烧指数均会增大;随着空气变为富氧气氛,样品的点火温度和燃尽温度下降,综合燃烧指数增加;随着氧气浓度增加到100%,燃尽温度由530℃降低到442℃,综合燃烧指数由1.9×10增加到2.52×10;混合燃烧时组分间会发生协同作用,随着掺混比的增加,协同效应参数逐渐增大,而氧气浓度的增加对协同效应的影响愈加显著;分析样品活化能后发现,燃烧过程中活化能随着稻壳掺混比的增加呈现出先增大后减小的趋势,随着空气变为富氧气氛并增加氧气浓度,混合燃料的活化能平均值也呈下降趋势。最后,对煤/稻壳混合富氧燃烧的污染物释放特性进行实验。结果表明,随着掺混比增加,混合燃料烟气中的SO释放量呈降低趋势,NO的释放量曲线由单峰变为双峰趋势,释放量峰值由316mg/m下降至149.8 mg/m;富氧燃烧时,富氧气氛下的SO、NO释放量峰值和总释放量均低于空气气氛;随着氧气浓度增加,SO释放量峰值和总释放量依次下降,而NO释放量峰值和总释放量增大;随着燃烧温度的增加,SO释放量先减小后增大,NO总释放量由842.7 mg/m增加至2690 mg/m。因此,在富氧燃烧时要选择合适的氧气浓度和燃烧温度提高燃料的燃烧特性并且以此来降低污染物的释放量。