论文总字数：28639字

摘 要

为了研究增压富氧燃烧下煤粉的燃烧特性及污染物排放规律，搭建了加压流化床富氧燃烧实验系统。本实验以无烟煤为实验原料，研究了不同压力（0.1MPa、0.3MPa、0.5MPa）、不同气氛（空气、21%O₂/79%CO₂、31%O₂/69%CO₂、41%O₂/59%CO₂）、不同温度（750℃、800℃、850℃）和不同流化数（1.5、2、2.5、3）对煤加压流化床燃烧过程特性的影响。结果显示，提高压力、升高温度和增大流化数都可以提高煤粉的燃烧速率，21%O₂/79%CO₂富氧气氛下煤粉的燃烧速率最慢，随着富氧气氛中氧浓度的提高，煤粉的燃烧状况得到改善；提高压力和流化数都可以减少NO_x的排放，富氧气氛下产生的NO_x少于空气，随着富氧气氛中氧浓度的增加，NO_x的排放量增加；提高压力和流化数，CO的生成总量将增加，富氧气氛下CO的生成总量高于空气气氛，温度的提高可以降低CO的生成总量。

关键词： 加压富氧燃烧，燃烧过程特性，加压流化床

Abstract

To investigate the combustion characteristics and the pollutants emission characteristics of pulverized coal under pressurized oxy-fuel combustion, a pressurized fluidized bed oxygen-enriched combustion experimental system was built. In this experiment, anthracite was used as raw material to study the effects of different pressures (0.1 MPa, 0.3 MPa, 0.5 MPa), different atmospheres (air, 21%O₂/79%CO₂, 31%O₂/69%CO₂, 41%O₂/59%CO₂), different temperatures (750℃, 800℃, 850℃) and fluidization numbers (1.5, 2, 2.5, 3) on combustion process. The results show that the average combustion rate of coal particles increases by increasing pressure, temperature and fluidization number and it is the slowest in 21%O₂/79%CO₂ atmosphere. With the increase of oxygen concentration in O₂/CO₂ atmosphere, the combustion condition of coal particles is improved. The emission of NO_x can be reduced by increasing pressure and fluidization number, and the production of NO_x in oxygen-enriched atmosphere is less than that in air. With the increase of oxygen concentration, the emission of NO_x increases; with the increase of pressure and fluidization number, the total amount of CO will increase. The total amount of CO generated in O₂/CO₂ atmosphere is higher than that in air atmosphere, and the increase of temperature can reduce the total amount of CO generated.

KEY WORDS: pressurized oxy-fuel combustion, combustion process, pressurized fluidized bed

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 增压富氧燃烧技术 2

1.3 煤加压富氧燃烧研究现状 2

1.3.1 煤增压富氧下燃烧特性的研究现状 2

1.3.2 增压富氧下污染物排放的研究现状 3

1.4 本文的研究目的和主要研究内容 4

第二章 实验 6

2.1 加压流化床富氧燃烧实验系统 6

2.2 床料和燃料 7

2.3 实验步骤 9

2.4 数据处理 9

2.5 实验工况 10

第三章 CO₂生成规律 12

3.1 压力对CO₂排放的影响 12

3.2 气氛对CO₂排放的影响 13

3.3 温度对CO₂排放的影响 14

3.4 流化数对CO₂排放的影响 16

3.5 本章小结 18

第四章 NO_x生成规律 19

4.1 压力对NO_x排放的影响 19

4.1.1 压力对NO排放的影响 19

4.1.2 压力对N₂O排放的影响 20

4.2 气氛对NO_x排放的影响 24

4.2.1 气氛对NO排放的影响 24

4.2.2 气氛对N₂O排放的影响 27

4.3 温度对NO_x排放的影响 28

4.3.1 温度对NO排放的影响 28

4.3.2 温度对N₂O排放的影响 31

4.4 流化数对NO_x排放的影响 32

4.4.1 流化数对NO排放的影响 32

4.4.2 流化数对N₂O排放的影响 34

4.5 本章小结 36

第五章 CO生成规律 37

5.1 压力对CO排放的影响 37

5.2 气氛对CO排放的影响 40

5.3 温度对CO排放的影响 41

5.4 流化数对CO排放的影响 43

5.5 本章小结 44

第六章 总结与展望 45

6.1 全文总结 45

6.2 未来展望 45

致 谢 47

参考文献 48

绪论

1.1 引言

近年来，随着日益严峻的能源危机与环境问题，能源问题和环境问题收到了全世界范围的关注 [1]。能源是社会正常运行的物质保证，是社会进步和发展的基石，每一次社会的重大进步都离不开能源的变革。自从社会进入工业化以来，工业化建设消耗了巨大的能源，能源储量逐年减少，尤其是化石能源。虽然目前有很多新能源，比如太阳能、风能、潮汐能等，但是煤、石油等化石能源在能源供给中仍然占有很大的比重，并且在短时间内不能被替代。所以能源的充分利用值得我们深入地研究。

电的发明给整个社会带来了便利，电也成为我们生活生产中不可缺少的元素。电厂按照发电形式的不同可以分为多种，其中火力发电厂是占比最大的，目前煤仍然是火力发电厂的主要燃料。但是因为煤的燃烧不充分、不合理，会造成资源的浪费，而化石能源的储量正在快速地减少。并且燃烧会排放一些污染物，若是不经处理就排入大气，还会造成环境的污染。尤其是烟气中存在较多的二氧化碳，温室气体的大量排放会加剧温室效应，导致气候变暖，因此要对烟气中的二氧化碳进行处理。其他污染物比如SO₂、NO等的排放同样会对环境造成污染，需要降低排放烟气中污染物的含量。

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