富氧气氛下干燥褐煤与生物质混合燃烧特性的研究
本文结合实验与模拟两种方法研究了干燥的呼伦贝尔褐煤与生物质(棉秆)在空气中和在富氧气氛(CO2/O2=75%/25%)下混合燃烧的燃烧特性.并着重于两种气氛下燃烧特性的比较.干燥褐煤为经空气和蒸汽于流化床中干燥得到,干燥温度分别为110℃、135℃、160℃.采用的实验方法分别为傅里叶红外分析法及热重分析法.模拟是以一台1.2MWt的实验炉为基础,采用Fluent软件对褐煤与棉秆以不同比例混合在空气和富氧气氛下的燃烧情况进行模拟.对不同温度不同介质干燥的褐煤进行傅里叶的红外分析实验,结果表明:经干燥处理过的呼伦贝尔褐煤的有机结构会发生一些变化.以空气为介质干燥褐煤,110℃时其含氧官能团减少,而温度高于135℃时含氧官能团含量增加,褐煤被氧化,有机结构发生变化.以蒸汽为干燥介质,随温度的升高褐煤芳香性增加,其含氧官能团含量降低,水分保持能力和褐煤自燃倾向均降低,褐煤有机结构变化较小.棉秆热解主要发生在275-500℃温度区间内,活化能为55.8kJ/mol.通过对热解特性参数及其动力学参数的分析发现,原煤的活性最好,而空气干燥褐煤的活性最差.经蒸汽干燥的褐煤与其再吸湿褐煤的活化能均较空气干燥褐煤低,说明经蒸汽干燥过的褐煤应用性增强.热解实验结果与傅里叶红外分析结果相同.对混合燃料燃烧的实验结果进行分析得到:随着生物质混合比例的增大,混合燃料在空气中和富氧气氛下燃烧的综合燃烧特性、可燃性、燃烬性均变好.说明生物质的加入可以改善干燥褐煤的燃烧特性.空气中混合燃料燃烧的活化能随生物质掺混量的增加而减小.混合燃料富氧燃烧的高温段活化能及平均活化能随生物质掺混量的增加而减小,但低温段的活化能随生物质的掺混量增加而升高.富氧气氛下混合燃料的挥发分初析出温度、着火温度、最大燃烧速率对应的温度较空气中提前.在生物质掺混量较低时富氧气氛下的燃烬温度比空气中低,而在生物质掺混量较高时高于空气中的.燃烬率较空气中的低.其可燃性指数和综合燃烧特性指数较空气中均升高.说明富氧气氛可以促进混合燃料的着火燃烧,燃烧特性较好但燃烬性稍差.模拟结果表明:褐煤富氧燃烧的炉膛温度水平较在空气中燃烧稍差,最高温度出现的比空气中略为推迟,火焰长度短.但辐射力总体水平较空气中的好.富氧气氛下褐煤与生物质5:5混合燃烧的温度峰值和出口温度较空气中均高,炉膛平均辐射力也好于空气.富氧气氛下混合燃料燃烧的炉膛横截面平均温度随生物质掺混比例的增加而降低,平均辐射力降低,水分浓度升高,CO2浓度降低.
- 作者：
- 王丽娜
- 学位授予单位：
- 辽宁科技大学
- 专业名称：
- 热能工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2014年
- 导师姓名：
- 李先春
- 中图分类号：
- TK16
- 关键词：
- 干燥褐煤；生物质；富氧燃烧；热分析；数值模拟
- Dried Lignite； Biomass； oxy-fuel combustion； ThermalAnalysis； Numerical Simulation