煤粉無焰燃燒的基礎(chǔ)實驗研究及數(shù)值模擬.pdf

1、我國的一次能源結(jié)構(gòu)以煤為主，煤燃燒在提供必要的熱能與電能的同時，也帶來嚴重的環(huán)境污染，燃煤過程中釋放的NOX已成為我國最主要的污染物之一。與傳統(tǒng)燃燒方式相比，無焰燃燒技術(shù)因其具有高效爐膛輻射換熱、溫度場分布均勻、低CO及NOX排放、噪音小等優(yōu)勢而得到廣泛關(guān)注，國際燃燒學(xué)會已將其定義為一種新型燃燒方式。但目前針對該技術(shù)中煤粉燃燒的研究較少。本文通過基礎(chǔ)實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方式研究了煤粉無焰燃燒的燃燒特性和排放特性，從而對無焰燃燒的理論和

2、應(yīng)用的進一步發(fā)展提供基礎(chǔ)指導(dǎo)。
　　論文首先選取了大同煙煤、伊敏褐煤和新疆賽爾煤三種不同的煤質(zhì)作為研究對象，在自行搭建的水平管式爐實驗臺上，開展了較高溫度以及低氧條件下煤粉燃燒的基礎(chǔ)實驗，研究了助燃氣氛、管式爐溫度、氧氣體積分數(shù)和氣體流量對燃燒特性和污染物排放特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，對比O2/N2和O2/Ar氣氛，煤粉在O2/CO2氣氛下燃燒的NO峰值濃度為其他兩種氣氛的一半，大量CO的存在降低了NO排放。燃燒爐溫度的升高對NO的釋

3、放有促進作用，但溫度達到1300-1350K后，NO的總排放量反而降低。當(dāng)氧氣體積分數(shù)低于10％時，NO釋放量較低，當(dāng)氧氣體積分數(shù)從10％變化至21％，NO釋放量快速增長。含氮量、固定碳與揮發(fā)分的比例以及揮發(fā)分含量均為影響N轉(zhuǎn)化的重要因素。
　　同時，本文在查閱并總結(jié)其他以煤粉、鋸木粉、天然氣為燃料的無焰燃燒爐設(shè)計的基礎(chǔ)上，以大同煙煤為研究對象，對煤粉無焰燃燒爐進行初步的結(jié)構(gòu)設(shè)計并進行驗證。最后，本文利用數(shù)值模擬的方法對所設(shè)計的煤

4、粉無焰燃燒爐進行模擬，研究了助燃氣氛、預(yù)熱溫度、氧氣體積分數(shù)和射流速度等參數(shù)對煤粉無焰燃燒的影響。模擬結(jié)果表明，O2/CO2氣氛更利于低NOX的排放和溫度場的均勻性;助燃氣氛預(yù)熱溫度越高，卷吸越強，溫度分布越均勻，但NOX排放隨之升高;較低的氧氣體積分數(shù)有利于提高溫度場均勻性、加強煙氣卷吸率，同時也降低NOX排放;射流速度的能最大程度提高卷吸率，但速度過高會導(dǎo)致煤粉燃燒不充分。相似爐型的常規(guī)燃燒NOX排放為75.45mg/MJ，而本燃燒