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摘 要

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 富氧燃烧特性研究现状 1

1.3 本文的研究内容 2

第二章 实验仪器介绍 4

2.1 质谱仪原理介绍 4

2.2 热重分析仪与质谱联用法原理 5

2.3 流态化反应动力学分析仪 6

2.3.1 流态化反应动力学仪器原理 6

2.3.2 实验步骤 8

2.3.3 实验中的重点难点 9

2.3.4 实验中出现的问题 10

第三章 TG-MS实验结果分析 11

3.1 实验条件 11

3.2 TG曲线分析 11

3.3 同种气体在不同氧气浓度下的生成规律 12

3.4 实验分析总结 17

第四章 流态化燃烧反应实验结果分析 18

4.1 燃烧产物生成规律 18

4.1.1 以反应温度900℃,O2流量占比20%时为例 18

4.1.2 O2浓度对气体产物生成的影响规律 20

4.1.3 温度对气体产物生成的影响规律 25

4.2 实验分析总结 29

4.3 与热重实验的比较 30

第五章 动力学分析 31

5.1 计算方法 31

5.1.1 基本动力学方程 31

5.1.2 等温动力学方程 31

5.2 煤粉富氧燃烧的动力学分析 32

5.2.1 NH3的分析计算 32

5.2.2 NO的分析计算 33

5.2.3 NO2的分析计算 35

5.3 对计算结果的分析 36

第六章 工作总结 37

参考文献 38

致 谢 40

摘 要

我国是煤炭大国，无论从储量还是技术掌握程度来看，煤在能源结构中最主要能源的地位短期内很难撼动。但煤炭燃烧具有高污染的特性，因此实现煤炭的低排放燃烧是促进我国经济供给侧改革的重要环节之一。碳捕集、利用和封存技术是煤炭实现低碳排放的主要途径，为了捕获和收存大型发电厂煤炭燃烧所产生的CO2，富氧燃烧作为一种新兴的清洁燃烧技术正引起国内外研究人员越来越多的关注[1]。本文以此为研究背景，先从煤的富氧燃烧的原理开始介绍；然后从实验仪器的本身原理、外形、作用和操作流程方法等方面展开了全面而简要的介绍，做到在具体分析前先了解分析煤的富氧燃烧特性及动力学的要点；最后对煤粉富氧燃烧的实验结果进行分析和计算，得出煤粉在富氧气氛下燃烧的动力学特性和气态污染物生成规律。

本次研究的主要目的就是得到富氧（不同氧气浓度）气氛下煤燃烧反应动力学和机理，以及气态污染物的生成与转化规律。

主要研究方法是在热重-质谱联用分析仪、流态化反应动力学分析仪-质谱联用分析仪上，研究我国典型煤种无烟煤和烟煤在富氧条件下的燃烧特性以及气体污染物的生成规律，并建立动力学模型。

关键词：富氧燃烧、热重、流化床、质谱联用、动力学

Abstract

China is a big coal country, in terms of reserves or technical grasp of the degree of view, coal in the energy structure of the most important energy status is difficult to shake in the short term. But the coal combustion has high pollution characteristics, so the realization of low-emission coal combustion is to promote China's economic supply side of the reform one of the important links. Carbon capture, utilization and storage technology is the main way to achieve low carbon emissions in coal. In order to capture and collect CO2 generated from coal combustion in large power plants, oxygen-rich combustion is a new source of clean combustion technology that is causing domestic and foreign researchers More and more attention [1]. In this paper, the background of this paper is introduced from the principle of oxygen enrichment of coal. Then, a comprehensive and brief introduction is made from the principle, shape, function and operation process of the experimental instrument. Firstly, the experimental results of coal-fired oxygen-enriched combustion are analyzed and calculated, and the characteristics and kinetics of gaseous pollutants in coal-fired oxygen-rich combustion are obtained.

The main purpose of this study is to obtain the oxygenation (different oxygen concentration) under the atmosphere of coal combustion reaction kinetics and mechanism, as well as the formation and transformation of gaseous pollutants.

The main research methods are to study the gas pollutants generated by the typical coal anthracite and bituminous coal under oxygen-enriched combustion conditions on the thermogravimetric-mass spectrometer and the fluidization reaction kinetics analyzer-mass spectrometer The charcoal burning properties of coal were obtained and a kinetic model was established.

KEY WORDS: Oxygen-enriched combustion, TGA, Fluidized bed, Mass spectrometry, dynamics

第一章 绪论

1.1 引言

能源与环境是人类历史发展进步过程中不可或缺的重要环节，也是一个永恒的话题。我国是煤炭大国，虽然由于煤炭燃烧固有的排放产物高污染等缺点，而现在环境污染问题又十分严重国家也很重视，所以近年来各种新能源在各行各业的应用迅速增长，但是由于核能的技术难度大危险性强，风能和太阳能的效率不高且无法承担起大量的用电量，天然气的储量不足，水能和生物质能也不够稳定，所以煤炭仍然是我国能源的主体。既然短时间内无法改变能源结构，而日益严重的环境污染急需抑制，我们就需要尽量做到减少煤燃烧的污染物排放。所以煤炭的高效利用和清洁与低排放燃烧是促进我国实现供给侧经济改革，节能减排，帮助粗放型企业转型以最终实现可持续发展重要技术研究需求。

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