超细煤粉热解机理与燃烧过程NOx排放特性研究

当代社会能源、环境问题日益突出,尤其是我国作为能源生产和消费大国,近年来一直面临能源短缺、环境污染等问题。我国的一次能源消费结构以煤炭为主,根据国家统计局数据2013年煤炭占我国一次能源消费占达66.7%。煤炭燃烧带来大量的颗粒物、SOx和NOx等污染,开发洁净煤燃烧技术刻不容缓。超细煤粉再燃技术作为一种新型高效的洁净煤燃烧技术,能够有效控制NOx等污染物的排放,同时能够改善煤粉着火、燃烧特性,降低着火温度、提高燃烧效率。在低NOx燃烧技术中,再燃技术是一个比较综合全面的控制NOx生成的技术。它通过将炉膛分成主燃区、再燃区和燃尽区三级,将大部分燃料送入主燃区燃烧,余下的小部分燃料作为再燃燃料投入再燃区,在再燃区控制氧浓度创造较强的还原性气氛,还原主燃区生成的NOx,最后在燃尽区以较低温度燃尽,控制新的NOx生成达到减排的目的。国内的超细煤粉对超细煤粉再燃技术的研究始于上世纪末,其中以工业大实验研究最为突出,但对超细煤粉的热解和燃烧的机理研究仍然较少。本文从超细煤粉的热解和燃烧机理研究着手,并结合大实验台的分级再燃实践,研究超细煤粉的热解、燃烧特性以及NOx排放特性等。此外,还研究了超细煤粉的灰样的成分、熔融特性等,为超细煤粉的工业应用提供了相关的理论依据。本文先使用了TG-DSC、TG-FTIR等实验研究了超细煤粉的热解特性以及热解过程中气体析出特性,主要研究了煤粉粒径、热解气氛、升温速率和煤种对超细煤粉热解过程的影响。接着使用热天平进行了超细煤粉的燃烧实验,研究超细煤粉的燃烧机理以及粒径对超细煤粉燃烧的影响,并结合了一维管式沉降炉实验台进行了超细煤粉的再燃实验,研究超细煤粉再燃过程NOx的排放特性等。最后再通过TG-DSC实验研究了超细煤粉的标准灰样热解机理、熔融特性等,分析了粒径、热解气氛对超细煤粉灰样熔融特性的影响。实验证明,超细煤粉燃烧技术能够有效改善煤粉的燃烧特性。