O2/CO2循环燃烧中NOx的中试实验研究

O2/CO2 循环燃烧技术不仅便于回收烟气中 CO2,还能大幅度减少 SO2 和 NOx 排放.在国内第一台中试规模O2/CO2 循环燃烧台架上,对炉膛内部不同燃烧区域和尾部烟气的 NOx 排放进行研究.结果表明,本实验台架燃烧一段是 NOx 排放的重点提升区,Air 气氛下 NOx 浓度上升了 109.7%,在 O2/CO2 和 O2/RFG 气氛下 NOx 浓度没有明显增加,分别上升 23.2% 和 21.6%,燃烧二段 NOx 浓度基本没发生变化.尾部烟气中,与 Air 工况相比,O2/CO2 循环燃烧工况下脱硝率为 83.41%,另外喷钙对 NOx 的脱除也有不同程度的提升.     

O2／CO2气氛下添加剂对澳煤燃烧特性的影响

本文利用热重差热综合分析仪（TG—DTA），在O2／N2及O2／CO2气氛下，研究了添加剂在不同氧浓度时对澳煤燃烧特性的影响；同时利用X-射线衍射仪分析了添加剂的物相组成。结果表明：此添加剂为典型的碱土／碱金属氧化物添加剂；在氧摩尔体积浓度为20％时，加入添加剂后澳煤在O2／CO2气氛下的燃烧特性优于O2／N2气氛；在...     

O2/CO2燃烧方式下煤中有机/无机硫的释放特性

首先用重液浮选将一种烟煤分为高(＞2.0 g/cm3)、中(1.4～2.0 g/cm3)和低(＜1.4 g/cm3)三个密度段,并采用三态硫化学分析,发现无机硫(外在黄铁矿为主)主要赋存于高密度煤中,有机硫主要赋存于低密度煤中,几乎全部硫酸盐硫、部分有机硫和少量无机硫(内在黄铁矿)赋存于中密度煤中.其次在程序升温条件下研究了分密度煤中硫的释放特性以及含硫物相的浓度变化规律,探讨了有机/无机硫析出特性的影响机理.结果显示:在O2/CO2气氛下,高、中密度煤SO2析出曲线都有尖峰并呈双峰分布,在较短时间及较窄温度范围反应完全;与之相反,低密度煤释放曲线平坦且无明显峰,在较长时间和较宽温度范围均有析出;相对于O2/N2气氛,O2/CO2燃烧方式促进了硫以COS/SO3等物相生成,同时提高了煤灰中矿物质自固硫能力,从而降低了SO2的排放.     

氧基燃烧方式下燃煤汞析出规律的初步试验研究

采用管式炉及Hg在线分析仪,初步探讨了空气和O2/CO2气氛中,煤中汞的动态释放过程.发现Hg的析出呈双峰分布:空气气氛下,双峰分别出现在350℃和450℃附近;O2/CO2气氛下Hg析出温度升高,双峰分别出现在略高于350℃和500℃附近;烟气中单质汞浓度升高;两种气氛下,Hg的第二个峰紧邻在稍高温度出现的SO2析出峰,考虑煤中Hg的赋存形态,结合煤的形态硫分析结果,初步推测第一个峰对应有机结合的Hg,第二个峰对应与黄铁矿结合的Hg,且O2/CO2气氛对黄铁矿的分解存在一定影响.     

O2/N2与O2/CO2条件下燃煤颗粒物的生成特性研究

将煤粉在O2/N2与O2/CO2条件下进行沉降炉燃烧实验,研究了燃煤颗粒物的质量粒径分布、生成浓度以及元素组成特性.研究结果表明,燃煤颗粒物均呈三模态粒径分布,气氛的改变不影响各模态的分布趋势.相同O2含量条件下,与O2/N2气氛相比,O2/CO2气氛中PM10和PM1的生成浓度均降低,PM1易挥发元素Na、K、S的含量升高,而难熔元素Si、Al、Mg、Ca、Fe的含量降低.随着O2浓度的增加,O2/N2燃烧气氛下PM10和PM1的生成浓度逐渐增加,O2/CO2燃烧气氛下PM10的生成浓度增加,而PM1的生成浓度先减小后增加.     

O2/CO2气氛下CO对煤焦异相还原NO影响的研究

为揭示O₂/CO₂燃烧过程中高浓度的CO对煤焦异相还原NO的影响,在1073 K温度下使用山西褐煤在卧式炉上进行了实验。分别对O₂/CO₂浓度比及CO浓度下NO的还原特性进行详细实验研究。研究结果表明:在O₂/CO₂气氛下,O₂浓度为30%时具有较高的还原率;相同O₂浓度下O₂/CO₂气氛较空气气氛NO还原率高,表明在CO存在的条件下,高浓度的CO₂会促进NO的还原;当CO浓度从1.5%逐渐升高时,NO的还原率逐渐降低,到CO浓度为5%时,NO还原率比没有加入CO时还要低,而在空气气氛下CO浓度的变化对NO的还原率影响较小。     

褐煤O2/CO2燃烧时可吸入颗粒物中碱性金属分布特性

通过沉降炉燃烧实验,研究了褐煤O2/CO2燃烧时可吸入颗粒物的生成和碱性金属元素在颗粒物中的分布特性.结果表明,燃烧气氛由O2/N2燃烧转变为O2/CO2燃烧时,亚微米颗粒物的生成量减少,但超细颗粒量增加.气氛对碱性金属元素分布的影响主要体现在亚微米颗粒范围内.与O2/N2燃烧相比,相同氧浓度下O2/CO2燃烧时所生成亚微米颗粒物中碱性金属向小粒径颗粒中富集.O2/CO2气氛下,低氧浓度燃烧时碱性金属元素对亚微米颗粒物的生成贡献大,而增加氧浓度其在亚微米颗粒物中质量份额则减小.     

进气中CO2浓度对预混合燃烧和排放影响的试验和模拟研究

本文研究了进气中CO2浓度对燃烧和排放特性的影响.研究表明在所有的预混合燃料比下,当CO2浓度增加时,NOx排放随之大幅减少,烟度排放有小的变化。利用KIVA3V和湍流与化学反应交互的燃烧模型对柴油机预混合燃烧进行了模拟研究,对缸内OH浓度的模拟计算表明,随着CO2浓度的增加,着火前期OH生成浓度明显向后推移,这表明燃料的氧化速率随CO2浓度的增加变慢,从而延长了着火滞燃期。进气中CO2浓度变大时,燃烧温度降低,有利于降低NOx的排放。     

利用钙钛矿型氧化物制取O2-CO2混合气体的实验研究

针对O2/CO2燃烧的特点,提出了利用O2/CO2燃烧再循环烟气直接制取O2-CO2混合气体的方法.采用溶胶-凝胶法制备了五种钙钛矿型金属氧化物,利用热重分析仪(TGA)分别考察了这五种物质对空气中O2的吸附特性,以及在CO2气氛下与CO2的反应特性.结果表明,所制备的五种钙钛矿型金属氧化物都能吸附空气中的O2,但均会与CO2存在不同程度的反应,其中新合成的两种钙钛矿型金属氧化物材料能显著减弱这一不利反应.     

O2/CO2气氛下石灰石煅烧及烧结特性研究

本文研究了在O2/CO2气氛下石灰石的煅烧和烧结特性.结果表明,空气气氛下煅烧所得CaO的孔隙率和比表面积均较O2/CO2气氛下的大,但O2/CO2气氛下煅烧所得CaO具有更大的最可几孔径.石灰石在O2/CO2气氛下1000℃煅烧时的产物具有最大的比孔容积和比表面积,且石灰石煅烧产物CaO的比孔容积和比表面积均随气氛中CO2浓度的增加而下降,在低CO2浓度下下降较为迅速,而在高CO2浓度下下降逐渐趋于平缓.在延长相同烧结时间的情况下,O2/CO2气氛下CaO孔结构受烧结影响的程度要比空气气氛下轻微.     

混煤燃烧减少细微颗粒物生成的实验研究

本文将一种褐煤和一种烟煤进行不同混合比例(9∶1、7∶3、1∶1、3∶7和1∶9)和不同燃烧气氛(O2/N2和O2/CO2气氛)的沉降炉燃烧实验,采用低压撞击器(LPI)对燃烧生成的颗粒物进行收集,并对所收集的颗粒物开展生成浓度、元素组成等分析,研究了混煤燃烧减少细微颗粒物生成的作用机理及混煤比例、燃烧气氛对其的影响....     

O_2/CO_2气氛燃煤半焦孔隙特性分析

在沉降炉上制备了不同燃烧气氛、不同燃尽程度的半焦,采用低温氮吸附仪和扫描电子显微镜测定了其孔隙结构和表面形态.结果表明,所取的半焦试样均具有完整且连续的孔结构体系;但在相同的操作条件下,O_2/CO_2气氛下半焦试样的孔结构参数及其分形维数均小于相同O_2浓度的O_2/N_2气氛下的情况;两种气氛下煤焦的燃尽过程中,孔隙结构参数(S_(BET)、V_(BJH)和d_(pore))随燃尽率的增加均呈减小趋势;SEM图像的定性分析结果与N_2吸附的定量测量吻合较好.研究结果为深入认识O_2/CO_2气氛下煤粉的孔隙结构与其燃烧特性的关系提供了基础.     

二次风率对分级进风燃烧室内湍流燃烧与NOx生成的影响

本文在分级进风燃烧室的热态实验装置上,测量了燃烧室内湍流燃烧的温度场和组分浓度场,研究了分级进风的流量比率即二次风率对燃烧及NOx生成的影响.得到了四组不同二次风率下燃烧室内气体温度和O2、CO2、CO与NO浓度的分布.     

O_2/CO_2气氛下焦炭氮转化的实验研究

利用热重-傅里叶红外联用(TG-FTIR)的方法对O2/CO2和O2/Ar气氛下大同煤焦燃烧过程中焦炭氮的转化进行了实验研究.结果表明,两种气氛下煤焦燃烧过程中焦炭氮会转化为HCN、HNCO、N2O等.与O2/Ar气氛下的实验结果相比,O2/CO2气氛下焦炭氮的转化时间延长,含氮气体产物的质量分数也存在差异.热解制焦温...     

CS2燃烧火焰光谱辐射模型的构建与特征污染产物浓度反演研究

CS₂在当今化工等领域占据了重要地位,而CS₂火灾污染事故危害性极大。通过研究CS₂燃烧火焰光谱辐射以探究其火灾污染特性极为必要。搭建了CS₂燃烧火焰光谱测试平台,采用黑体辐射源对VSR仪器进行了标定,通过多用途傅里叶变换(VSR)红外光谱辐射仪测试了5,10和20 cm三种燃烧尺度下CS₂燃烧的火焰光谱,并通过热电偶测试了整个燃烧时间段内不同燃烧时刻下的火焰温度,以及在火焰上方安装了烟气分析仪对火焰中的燃烧产物浓度进行监测。测量了CS₂整个燃烧时间段内火焰温度,以及不同燃烧时间、不同燃烧尺度下的火焰光谱、燃烧产物组分信息。测试结果表明,CS₂火焰中主要含有高温SO₂,CO₂,CO气体和空气中卷入的H₂O分子,并获取了特征污染产物SO₂的浓度。由于现有光谱仪测量分辨率有限,室内实验测量的火焰尺度有限,为了能实现火灾在线监测需要建立一个火焰光谱辐射模型来反演CS₂火灾时的污染物浓度相关信息。基于HITRAN数据库可知在2.7 μm附近为高温水蒸气的发射峰,4.2 μm附近特征峰为高温CO₂气体的发射峰,4.7 μm附近有CO微弱的发射峰,在7.4 μm附近特征峰为高温SO₂气体的发射峰,并获得了CS₂燃烧时产生的SO₂,CO₂,CO和H₂O气体在火焰燃烧相同温度下的吸收系数,通过计算得到了CS₂燃烧时产生的SO₂,CO₂,CO和H₂O混合气体的透过率与发射率,并结合气体辐射传输方程、气体吸收系数等方程,创建了CS₂燃烧的火焰光谱辐射模型。利用该光谱辐射模型反演了不同燃烧时间下特征污染产物SO₂的浓度,并与实验测得的数据进行了对比分析。结果表明,该模型精度高,可用于燃烧产物浓度的定量化反演,SO₂分子含量在燃烧时间20,40,60和80 s时的反演精度分别是89.5%,82.5%,85.6%和86.5%。为遥感反演CS₂型大尺度火灾中燃烧产物的浓度奠定基础。     

差分吸收光谱方法反演大气环境单环芳香烃有机物

差分吸收光谱技术(differential optical absorption spectroscopy, DOAS)是利用气体分子在紫外-可见光谱范围的特征吸收来测量其浓度含量,如SO₂,NO₂,O₃等。由于大气环境中的芳香烃有机物含量较低,并且其在紫外的特征吸收光谱与O₂和O₃分子的吸收谱相互重叠,交叉干扰,使得对芳香烃有机物的测量比较困难。文章利用自制的差分吸收光谱系统,采用与实际测量光程接近、经过插值的氧气分子吸收柱密度作为氧气分子吸收的参考光谱,通过最小二乘拟合去除其干扰,另外采用不同温度下的O₃吸收截面作为参考光谱修正O₃的温度效应,测量了大气环境中的苯、甲苯、二甲苯和苯酚,表明差分吸收光谱方法能满足大气环境中单环芳香烃的测量。     

低温太阳热与甲醇化学链整合能量释放机理实验初探

本文在低温太阳热能与CH3OH-Fe2O3化学链燃烧相结合控制CO2分离动力系统的基础上,进一步探讨了低温太阳热能品位提升的内在规律,分别揭示出辐照强度与CH3OH-Fe2O3反应特性、低温太阳热能品位提升的关联关系.本文采用溶胶凝胶法制作了Fe2O3反应颗粒,在热重反应器中进行了模拟太阳热能与甲醇化学链实验的初步研究,通过电镜,分析了反应前后金属氧化物的表面形貌特征.研究成果将为低温太阳热能与化学链燃烧整合能量释放新机理的研究提供理论依据和基础实验数据.     

钴基载氧剂制取O_2-CO_2混合气体的流化床实验

利用TGA研究了钴基载氧体释氧的动力学特性,得到氧平衡分压随温度的变化关系;在流化床反应器内对钴基载氧体的吸氧和释氧特性进行了实验研究,并考察了反应温度的影响。结果表明:在流化床内,钴基载氧体能吸收空气中的O_2,并能在CO_2气氛下释放出O_2。在吸氧阶段,钴基载氧体对O_2的适宜吸收的温度范围为680～860℃,低于此温度下限,受反应动力学控制;高于此温度上限,反应受热力学限制。在释氧阶段,随反应温度增加,O_2-CO_2混合气体中O_2含量增加。     

气体NO／SO2／N2／O2等离子体反应机理及动力学分析

本文研究了在低温等离子体条件下,电子碰撞NO/SO2/N2/O2气体引发离解反应的反应机理.应用碰撞理论和波尔兹曼方程分析,对能量分布函数及反应速率常数进行数值模拟,得到离解反应速率常数与温度的曲线,分析预报各反应过程及表现.最后将速率常数拟合为Arrhenius公式的形式.