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单颗粒煤粉热解过程中的破碎模型

煤炭转化 2016年第2期39卷 20-24页

作者：金光张昕悦王俊峰武文斐内蒙古科技大学能源与环境学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用国家重点实验室培育基地内蒙古包头014010

以单颗粒煤粉燃烧破碎模型为基础,提出了以破碎比率概念来表征破碎程度,并以同心圆方式划分网格,由外向内依次按圆环形式模拟热解一次破碎过程.研究发现:煤颗粒粒径是影响煤颗粒破碎最重要的影响因素,粒径越小,反应的比表面积越大,相同... 详细信息

以单颗粒煤粉燃烧破碎模型为基础,提出了以破碎比率概念来表征破碎程度,并以同心圆方式划分网格,由外向内依次按圆环形式模拟热解一次破碎过程.研究发现:煤颗粒粒径是影响煤颗粒破碎最重要的影响因素,粒径越小,反应的比表面积越大,相同膨胀应力产生的压强越大,破碎效果越明显;挥发分含量越高,热解析出过程中产生的膨胀应力越大,同时,气态的挥发分与固态的煤焦壁脱离产生更大的孔隙率,进一步降低了煤颗粒本身的屈服强度,破碎更容易产生;燃烧温度升高,起始阶段温度梯度增大,挥发分析出速度越快,膨胀应力越大,从而使破碎发生.

关键词：单颗粒煤粉热解破碎模型破碎比率

基于光学测量技术的单颗粒煤粉着火特性实验研究

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基于光学测量技术的单颗粒煤粉着火特性实验研究

作者：卢科华中科技大学

学位级别：硕士

煤粉颗粒的着火特性研究有助于工业锅炉中煤的高效清洁利用和燃烧器稳定安全的运行。尤其是对煤粉颗粒在不同的影响因素下的着火方式、着火延迟、着火温度变化情况的研究,对于指导工业实践和建立煤粉着火模型十分重要。本文基于前人对... 详细信息

煤粉颗粒的着火特性研究有助于工业锅炉中煤的高效清洁利用和燃烧器稳定安全的运行。尤其是对煤粉颗粒在不同的影响因素下的着火方式、着火延迟、着火温度变化情况的研究,对于指导工业实践和建立煤粉着火模型十分重要。本文基于前人对煤粉颗粒着火特性的研究方法和相关结论,搭建平面火焰携带流式反应系统。该系统具有加热温度高、加热速率高、工况调节准确且范围宽广、并便于进行光学测量等优点。同时还建立高速摄像和连续激光联用的光学测量系统,并开发颗粒图像处理和温度测量的方法。结合以上开发的实验系统和方法,对单颗粒煤粉的着火特性进行实验研究。首先是在搭建的平面火焰携带流式反应器上开展对不同煤阶的煤粉的着火方式、着火延迟、着火温度等特性的研究。研究结果表明:褐煤和烟煤着火方式为均相着火,而无烟煤的着火方式为异相着火,褐煤在脱挥发分过程中存在煤粉颗粒破碎的情况。煤阶越低的煤着火延迟时间越短,着火时颗粒温度越低。这是因为煤阶较高的煤挥发分含量较少,使得其着火更加困难。在煤焦的氧化阶段,三种煤的煤焦都是首先从局部开始着火,然后扩散到整体的。并且煤阶越低的煤,煤焦的氧化过程温度越高。然后针对烟煤在不同O浓度下的富氧条件和空气条件下的着火特性进行了实验研究,比较了煤粉着火过程中形貌、尺寸、着火延迟时间、温度、煤焦氧化等特性的变化情况。实验结果表明:相较于空气条件,富氧条件下的煤粉颗粒着火延迟时间和脱挥发分时间会增长,颗粒的整体尺寸会降低,煤焦氧化过程的温度会降低。在相同气氛下提高O浓度时,可减小着火延迟时间,增加颗粒燃烧温度,缩小颗粒的火焰尺寸。这是因为O浓度的增加会提高活性基团和O的混合速率,加强了反应的进行。

关键词：平面火焰携带流反应器单颗粒煤粉光学测量着火特性

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单颗粒煤粉燃烧数学模型

钢铁研究学报 1997年第3期9卷 1-5页

作者：陈义胜贺友多陈春元纪福忠包头钢铁学院内蒙古包头包头稀土钢铁公司内蒙古包头

建立了单颗粒煤粉燃烧数学模型，并模拟了不同条件（不同煤粉直径、不同环境温度及氧浓度）下煤粉的燃烧过程。模拟给出了煤粒表面温度随燃烧时间的变化关系、燃烧率与燃烧时间及煤粒直径的关系、煤粒周围膜层中气相成分及温度的分布等... 详细信息

建立了单颗粒煤粉燃烧数学模型，并模拟了不同条件（不同煤粉直径、不同环境温度及氧浓度）下煤粉的燃烧过程。模拟给出了煤粒表面温度随燃烧时间的变化关系、燃烧率与燃烧时间及煤粒直径的关系、煤粒周围膜层中气相成分及温度的分布等。该模型为预报高炉大量喷煤后煤粉燃烧率提供了基础。

关键词：煤粉燃烧率数学模型高炉单颗粒煤粉

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不同煤种下单颗粒煤粉着火特性研究

工程热物理学报 2020年第8期41卷 2052-2058页

作者：陈前云王昱升栗晶卢科柳朝晖华中科技大学煤燃烧国家重点实验室武汉430074

煤粉颗粒的着火特性研究对于工业锅炉中煤的高效清洁利用和燃烧器稳定安全的运行具有十分重要的作用。本文基于平面火焰燃烧器,搭建了连续激光辅助高速摄像的光学测量系统,并结合自行开发的颗粒识别与追踪算法、着火时间判定方法、双色... 详细信息

煤粉颗粒的着火特性研究对于工业锅炉中煤的高效清洁利用和燃烧器稳定安全的运行具有十分重要的作用。本文基于平面火焰燃烧器,搭建了连续激光辅助高速摄像的光学测量系统,并结合自行开发的颗粒识别与追踪算法、着火时间判定方法、双色测温法等方法,开展了对不同煤种着火方式、着火延迟、着火温度等特性的研究。结果表明:烟煤和褐煤的着火方式为均相着火,且褐煤在脱挥发分过程中存在煤粉颗粒破碎的情况,而无烟煤的着火方式为异相着火;煤等级越低的煤着火延迟时间越短,着火时颗粒温度越低,着火越容易。

关键词：平面火焰燃烧器高速摄像单颗粒煤粉着火特性

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加压富氧下单煤粉颗粒燃烧的光学诊断研究

工程热物理学报 2022年第8期43卷 2179-2185页

作者：陈前云秦丁益栗晶柳朝晖华中科技大学煤燃烧国家重点实验室武汉430074

加压富氧环境下煤粉的着火燃烧特性研究,对于工业锅炉和燃烧器的安全与稳定运行具有十分重要的指导意义。本文基于加压携带流式反应器,通过宏观与微观拍摄相结合的方式,对神府煤在0.1~0.5 MPa加压富氧环境下的着火与燃烧特性进行了研究... 详细信息

加压富氧环境下煤粉的着火燃烧特性研究,对于工业锅炉和燃烧器的安全与稳定运行具有十分重要的指导意义。本文基于加压携带流式反应器,通过宏观与微观拍摄相结合的方式,对神府煤在0.1~0.5 MPa加压富氧环境下的着火与燃烧特性进行了研究。结果表明:加压下挥发分着火延后但燃尽加快,且在挥发分燃烧后期火焰呈现不规则形态,促进了焦炭的着火;加压下更低的氧扩散率抑制了焦炭的燃尽。

关键词：加压富氧平面火焰燃烧器光学诊断单颗粒煤粉着火特性

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单颗粒无烟煤着火特性典型影响因素研究

工程热物理学报 2016年第7期37卷 1566-1571页

作者：李言钦刘杨周怀春周俊杰郑州大学化工与能源学院郑州450001 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室武汉430074 清华大学热能工程系北京100084

为理解不同典型参数对无烟煤着火特性的影响,本文建立了单颗粒煤粉着火模型。基于主要的总包非均相反应和气相反应及相应的对流和传热传质规律,模拟O_2/N_2燃烧方式下煤粉颗粒的着火过程,研究了不同的气流温度、O_2浓度、对流条件等关... 详细信息

为理解不同典型参数对无烟煤着火特性的影响,本文建立了单颗粒煤粉着火模型。基于主要的总包非均相反应和气相反应及相应的对流和传热传质规律,模拟O_2/N_2燃烧方式下煤粉颗粒的着火过程,研究了不同的气流温度、O_2浓度、对流条件等关键因素对无烟煤颗粒着火的影响特征,结果表明气流温度增加时煤粉颗粒着火延迟时间在不同对流条件下普遍变短,且温度较高时着火延迟时间对对流强度变化的响应有所减弱;在相同气流温度和O_2浓度条件下,气流对流强度处于较低水平时,其变化对着火延迟时间的影响相对明显;当气流的温度和对流条件一定时,O_2浓度增加则着火延迟时间变短,但影响较小。模型得到文献数据的有效检验。

关键词：单颗粒煤粉对流 O2浓度气流温度着火特性

煤粉O2/CO2燃烧中氮元素变迁与燃烧过程耦合特性研究

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煤粉O2/CO2燃烧中氮元素变迁与燃烧过程耦合特性研究

作者：王华伟扬州大学

学位级别：硕士

我国电力生产目前以火力发电为主,在“双碳”战略目标下如何实现煤电降碳是当前能源领域碳中和所面临的重要任务。而现阶段燃煤电厂降低二氧化碳排放的技术手段有三种,分别是燃烧后脱碳技术、燃烧前脱碳技术和富氧燃烧技术。其中富氧燃... 详细信息

我国电力生产目前以火力发电为主,在“双碳”战略目标下如何实现煤电降碳是当前能源领域碳中和所面临的重要任务。而现阶段燃煤电厂降低二氧化碳排放的技术手段有三种,分别是燃烧后脱碳技术、燃烧前脱碳技术和富氧燃烧技术。其中富氧燃烧技术有技术易实现、经济成本低的特点,可以实现二氧化碳的较低成本富集,是目前比较具有潜力的二氧化碳减排技术。同时,富氧燃烧技术可以有效降低NOx的排放,因为在富氧燃烧过程中没有N2的加入,不会形成大量的热力型NOx,可以实现氮氧化物的减排。本文针对神木烟煤进行了单颗粒富氧燃烧和煤粉气流富氧燃烧实验,以深入探究煤粉在富氧燃烧时的燃烧特性、N元素变迁规律及二者之间的耦合机制。论文首先搭建了用于单颗粒煤粉燃烧实验的水平高温管式炉可视化实验系统,进行了21%-80%O2浓度工况下两种不同粒径的神木烟煤单颗粒煤粉的富氧燃烧实验,研究了氧气浓度和煤粉粒径对单颗粒煤粉着火燃烧特性的影响。研究表明,在1000℃的富氧工况下,400-500微米粒径的单颗粒煤粉的着火模式在21%-40%氧气浓度范围内为均相着火,40%-50%氧气浓度范围内为联合着火,在60%-80%氧气浓度工况下为非均相着火。当煤粉粒径减小到100-200微米时,单颗粒煤粉着火模式转变的临界氧浓度为50%。但煤粉燃烧状态会发生改变,低于50%O2浓度时,单颗粒煤粉仅发生挥发分燃烧,在1000℃下焦炭未能被点燃。在获取了煤粉着火模式、火焰迁徙等特性与粒径、氧气浓度的关联机制后,本文在垂直沉降炉实验系统上对煤粉气流进行了富氧燃烧实验,实验围绕21%-80%氧气浓度的富氧工况对0-70微米粒径的神木烟煤煤粉气流燃烧进行全程在线检测,研究氧气浓度对燃烧特性以及N元素变迁规律的影响。研究表明,随着炉膛壁温1000℃下氧气浓度的提高,煤粉气流在富氧氛围下的着火模式以60%氧气浓度为分界线,由均相着火向非均相着火转变。随着氧气浓度的持续增大,NO的排放量呈现先增加后降低的趋势,氧气浓度的适量增加有利于降低NO的释放量,在30%O2浓度时达到最低值,在50%O2浓度下NO释放量达到顶峰,超过60%O2浓度以上时NO排放有所降低。本文分析认为富氧氛围中煤粉着火模式、挥发分和焦炭着火时间等燃烧特性与CO等还原性气体及N元素变迁规律之间存在复杂关联性。在30%-50%氧气浓度下,煤粉发生均相着火,挥发分和焦炭之间的着火时间间隔随着氧气浓度的上升而缩短,在燃烧前期表面氧化及CO2参与的气化反应形成的大量CO被氧气消耗,导致NO还原反应受到抑制,NO排放量增加。在相同过量空气系数下,当氧气浓度位于60%-80%区间时,煤粉发生非均相着火,焦炭着火时间大幅提前,且在初始阶段即进入剧烈反应状态,此时周围环境中的高氧浓度使得煤焦燃烧主要受表面氧化反应主导,形成的大量CO及煤焦表面自由活性点加速了焦炭对NO的异相还原反应,降低了NO生成量。

关键词：煤粉燃烧富氧氛围着火特性氮元素变迁单颗粒煤粉