煤流化床加压富氧燃烧过程的动态特性

为全面深入地了解流化床加压富氧燃烧过程动态特性,建立了流化床加压富氧燃烧过程动态模型,充分考虑了燃烧气氛和燃烧压力改变对炉内燃烧以及烟气组成的影响.基于该模型分别研究了送风氧浓度、燃烧压力以及燃煤量改变时,炉内床温和烟气中各组分体积分数的动态响应,并对其在不同氧浓度和燃烧压力下的响应特性进行研究.研究结果表明,氧浓度、燃烧压力以及燃料量阶跃增加10%会引起炉内床温升高,其中密相区响应速度更快;同时,烟气中各组分体积分数在不同参数扰动下响应各异,主要受到此时炉内燃烧状况以及对应的风量、燃料量改变的影响.此外,床温和烟气中CO₂体积分数在压力以及氧浓度突然增加时的动态响应分别在高氧浓度、高燃烧压力下更明显,响应速度更快.整个变化过程中,烟气中CO₂体积分数为90%左右,烟气中O₂体积分数在8%以下.研究所得相关动态响应规律可对后续控制系统设计及优化提供参考与依据.     

国际流化床富氧燃烧会议

<正>由东南大学主办的国际流化床富氧燃烧会议于2014年11月5~7日在东南大学举行。煤炭作为一种常规能源,一直以来在我国的能源消费结构中占据主导地位。迫于巨大的环境保护压力,燃煤电厂CO2排放问题亟待解决。其中,碳捕集和封存技术之中的富氧燃烧技术由于其在操作性和成本上的相对优势已成为研究者们关注的重点。本次会议由东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室主办,会议主题包括流化床富氧燃烧     

微型流化床中煤富氧燃烧特性

为了研究流化床锅炉中煤的富氧燃烧反应,将微型流化床反应分析仪和过程质谱仪(MFBRA-MS)联用,以烟煤和无烟煤标准煤样为对象,采用相对定量方法计算CO₂浓度,研究了反应气氛、煤种等因素对煤粉在流化条件下快速燃烧反应动力学的影响.揭示了反应全过程中动力学参数的变化规律,并与热重条件下的实验结果进行对比,同时对主要气体产物的生成特性进行了跟踪和分析.结果表明,烟煤的活化能小于无烟煤,随着O₂浓度的提高,煤富氧燃烧的活化能减小;相同氧浓度下,煤粉在O₂/CO₂气氛中燃烧活化能大于O₂/Ar气氛;微型流化床中煤燃烧反应的活化能显著小于类似反应条件下热重分析获得的燃烧活化能.温度升高会缩短反应响应时间并使最大反应速率值增大,此时对应的转化率也增大.温度小于650℃不适宜煤粉燃烧,此时CO产量增加.O₂浓度升高,CO₂、NO_x产量增加.相同条件下,煤粉在O₂/CO₂气氛中燃烧污染...     

富氧条件下贫煤燃烧过程中煤焦结构的变化规律

为研究富氧燃烧后煤焦的孔隙结构及其在燃烧过程中的变化情况,选取贵阳贫煤作为研究对象,利用红外光谱仪、比表面积及孔隙度分析仪分别分析了焦炭样品官能团变化和表面孔隙分布,讨论了不同富氧燃烧条件和不同燃烧阶段对官能团和孔隙结构的影响。研究结果表明,在氧气浓度不变的情况下,随着试验温度的升高,羟基数量明显减少;在同一比例的富氧气氛下,随着反应温度的升高,焦炭吸附等温线由Ⅱ型向Ⅲ型转变;氧气浓度为40%的气氛条件下,在400℃时焦炭表面主要是两端都开放的微孔,900℃时由于部分孔道坍塌,形成了大量一端封闭的孔隙。     

煤颗粒固定床加压富氧燃烧特性及污染物生成试验研究

为研究煤加压富氧燃烧及其污染物生成特性,建立了加压水平管式炉富氧燃烧实验系统.以山西浑源烟煤为实验原料,探究了不同燃烧压力(0.1～0.9 MPa)和不同气氛(空气以及O_2浓度分别为21%,26%,31%,36%,41%的O_2/CO_2气氛)对煤加压富氧燃烧过程的燃烧特性以及污染物生成的影响.结果显示,与空气燃烧相比,O_2/CO_2气氛下煤燃烧时间增加;随着O_2浓度的增加,煤燃烧时间缩短;升高反应压力,煤燃烧速率增大且增幅逐渐减小;随着反应压力的提高NO_x生成量逐渐减少,O_2/CO_2气氛下NO_x生成量小于空气气氛下NO_x生成量,随着O_2浓度增加,NO_x生成量增加;压力升高导致SO_2生成量明显减少,O_2/CO_2气氛下SO_2生成量小于空气气氛下SO_2生成量,SO_2生成量随着O_2浓度增加而增多.     

水蒸气和石灰石对流化床富氧燃烧NO的影响

借助循环流化床试验台架研究了水蒸气和石灰石对煤流化床富氧燃烧时NO析出的影响.结果表明:与空气燃烧相比,煤在体积分数比φ(O2)∶φ(CO2)=21%∶79%气氛下燃烧时NO的析出量降低.O2+CO2气氛下,随着O2体积浓度的增加,NO的析出量逐渐增大.水蒸气加入后,燃烧温度降低,且受到水煤气反应和水的离解等化学作用的影响,NO还原反应增强,析出量降低;水蒸气体积浓度越高,析出量的降低越大.CO2体积浓度的增加对NO还原反应的影响要大于水蒸气体积浓度增加时.石灰石煅烧产物CaO对密相区NO还原反应的催化作用占主导地位,进而致使NO的析出量降低;且其对挥发份较高的黄陵烟煤的影响要小于对挥发份较低的晋城无烟煤的影响.水蒸气会加速CaO的烧结,降低CaO对NO还原反应的催化作用.     

富氧条件下碱金属对煤与生物质混烧特性的影响

将贫煤与生物质及去碱金属生物质混合进行热重燃烧实验,研究了生物质中碱金属和富氧气氛对煤燃烧特性的影响。实验结果表明,富氧条件能够有效降低固定碳燃烧部分的着火温度和燃尽温度,30%氧浓度的O2/CO2气氛下煤的综合燃烧特性指数S与空气气氛相比从1.93% 2/℃ 3·min 2提高到3.05% 2/℃ 3·min 2,掺混生物质后燃烧性能进一步得到改善,综合燃烧特性指数提高到了5.57% 2/℃ 3·min 2;当贫煤中掺混去碱金属生物质后,综合燃烧特性指数介于原煤和掺混生物质煤之间;对煤掺混Na、K、Ca     

煤在流化床燃烧过程中硫的释放

评述了煤的化学组成和操作工艺条件对煤在流化床燃烧过程中硫释放的影响。研究表明，有机硫与黄铁矿硫的燃烧行为存在着重大差异。煤灰中含有多种固硫活性组分，煤灰固硫的数学模型有待于发展。     

200MW富氧燃烧碳捕获示范工程控制策略分析

该文以神华集团重点科研项目200MW富氧燃烧碳捕获示范工程为研究基础,对富氧燃烧燃烧技术概念及发展该技术的必要性描述,文中着重对富氧燃烧锅炉与常规燃煤锅炉的控制技术加以对比分析,研究并提出针对富氧燃烧具备特殊性的热工控制系统的主要控制策略要点,机炉协调、送风系统自动调节、氧量调节、氧浓度自动调节及空气向富氧燃烧模式切换过程控制等模拟量控制系统(BMCS)调节的方法,为富氧燃烧碳捕获工程示范项目的建设推进和发展奠定技术基础。     

煤在流化床燃烧过程中硫的释放

评述了煤的化学组成和操作工艺条件对煤在流化床燃烧过程中硫释放的影响.研究表明.有机硫与黄铁矿硫的燃烧行为存在着重大差异.煤灰中含有多种固硫活性组分.煤灰固硫的数学模型有待于发展.     

富氧燃烧技术在油田燃气锅炉的应用

膜法富氧助燃技术的应用非常广泛,本文主要介绍一下该技术在青海油田燃气锅炉节能改造上的应用效果.     

循环流化床锅炉煤燃烧效率研究

人们已经认识到飞灰含碳量是燃煤循环流化床锅炉的重要问题．它影响了燃烧损失和锅炉效率．在循环流化床实验台上对六种煤的燃烧进行了研究,与燃用相同煤种的循环流化床锅炉的结果比较,并与热重分析(TGA)数据关联,结果表明,飞灰含碳量不仅受运行参数如床温、过量空气系数、配风情况、床存量及床质量的影响,而且受煤特性影响,煤本身的反应活性是最主要的．利用热重分析(TGA)数据可以预测该燃料在循环流化床锅炉燃烧时的飞灰含碳量。     

高炉富氧条件下喷煤极限研究

通过对攀钢４号高炉富氧条件下煤粉在风口回旋区内的燃烧率的数学模拟研究可知：在攀钢４号高炉入炉焦比５８０ｋｇ／ｔ,风温１０５０℃等生产条件下,当喷煤量超过１５５ｋｇ／ｔ,风中富氧率高于２％,才能使高炉顺行。如果风中富氧低于４％,吨铁最大喷煤量为１７５ｋｇ／ｔ。当喷煤量超过２１０ｋｇ／ｔ,风中富氧率即使达到１０％,也不能满足高炉最佳热状态,将造成未燃煤粉量过高,导致高炉不顺。     

加压喷动流化床煤部分气化试验

在热输入0.1MW的喷动流化床煤部分气化炉上以空气和水蒸气的混合物为气化剂,进行了徐州烟煤的加压部分气化试验.考察了气化温度、压力等工艺参数对煤气热值、煤气成分、脱硫效率等指标的影响.试验结果表明:气化温度对煤气化过程影响显著;而增大压力,床内气体速度降低,延长了气化剂在床内的停留时间;另外压力增加改善了床内的流化质量,从而提高了气化效率,改善了煤气质量.提高温度和增大压力均能提高脱硫效率,但温度对脱硫效率的影响更为明显.     

玻璃熔窑富氧燃烧的计算

本文导出了油重及天然气在富氧条件下燃烧的一些计算方程,并用热平衡方法分析了富氧燃烧对玻璃熔窑的影响。指出了对低热值的燃料及热回收系统工作效率较低的熔窑,采用富氧燃烧会收到明显的效果。     

大颗粒煤流化床燃烧的微观过程

采用电镜扫描和图像处理技术、物理吸附等手段研究了大颗粒煤在流化床燃烧过程中的微观结构变化.结果发现:所研究的烟煤在流化床燃烧过程中,小于400像素的微观孔隙随燃烧过程大量增加,而大于400像素的孔隙数量则没有变化;同时伴随着煤颗粒的比表面积随燃烧时间的增加而明显增加.     

高炉氧煤枪富氧喷煤氧煤混合特性

研究了高炉采用氧煤枪富氧喷吹煤粉时氧气与煤粉的混合特性，在直吹管内，氧浓度和煤粉浓度在横截面上类似高斯分布；沿轴线按指数规律衰减；并可分别形成局部富氧区域和煤粉富集区域，分析结果表明，这两个区域可以基本匹配，但难以严格地重合，改变氧煤枪结构可以改变局部富氧区域和煤粉富集区域的大小和匹配状况；调节氧煤枪位可以按工艺要求改变它们在直吹管中的位置。     

不同风量下褐煤燃烧碳氧化物生成规律

为研究火区封闭过程中气体组分变化,通过分析火区内气体成分判定火区燃烧状态,以安全封闭火区防止因火灾引发瓦斯爆炸事故.利用程序升温实验研究了风量分别为40 m L/min、80 m L/min、120 m L/min、160 m L/min和200 m L/min时褐煤燃烧产生的碳氧化物体积分数及O_2体积分数变化规律.研究结果表明:风量越大,O_2体积分数变化趋势越小,消耗氧气量越小;相同温度条件下,O_2体积分数有随着风量增加呈现增加的规律性;随着风量增加,CO、CO_2生成量均减少,且CO、CO_2生成量与温度之间呈指数关系变化;相同温度下,随着风量增加,CO、CO_2生成量减少,且燃烧阶段CO生成量与风量呈指数关系变化,CO_2生成量与风量呈线性关系变化.随着风量增加,CO生成初始温度滞后,相同温度时CO生成量减少.     

半焦富氧燃烧扩散效应研究

为探究富氧燃烧条件下半焦的燃烧特性,研究扩散效应对实验中半焦燃烧的影响,采用热重分析法探讨了扩散对半焦富氧燃烧特性的影响和相应的动力学分析,并对反应中的氧气扩散速率建立数学模型以进行分析。采用改变气氛、坩埚高度、坩埚直径和半焦质量的方法,研究了不同内外扩散速率条件下的半焦燃烧特性。热重实验结果表明:减小燃烧反应中的外扩散行程、增大半焦表面与氧气接触面积、减小半焦床层厚度、提高反应气氛氧含量,都能使扩散阻力减小,氧气扩散速率提高,燃尽温度降低,平均反应速率增大,燃烧特性指数提升,表观活化能增加,燃烧特性变好。实验结果可为半焦富氧燃烧利用和扩散效应的研究提供理论参考。