论文部分内容阅读
化石能源的大量消耗造成了严重的能源危机,同时也带来了严重的环境问题。煤炭是我国的主要基础能源,在燃烧过程中释放出大量烟尘、SOx、NOx及温室气体CO2,致使我国环境呈典型的煤烟型污染,造成了严重的经济损失。平朔煤是我国典型的动力用煤,研究其高效、清洁燃烧利用技术,以及开发利用可再生能源意义重大。生物质是可再生能源的一种,具有其他矿物燃料不可比拟的优势,是替代或补充化石燃料的理想能源。在此背景基础下,本文对平朔煤与生物质进行了共热解和共燃烧实验研究,考察掺混生物质对平朔煤热解特性和燃烧特性的影响,以期为平朔煤的高效、清洁燃烧利用技术的开发与应用提供理论依据和参考。本文首先介绍了生物质的性质、特点及利用技术,分析了生物质在直接利用过程中存在的问题,进而提出了煤与生物质共热解和共燃烧技术,介绍了煤与生物质共燃烧的意义、主要方式和研究现状,阐明了本课题的研究意义和重要性。考虑到热解是燃烧过程中不可避免经历的步骤,研究煤的热解特性,对后续的煤的燃烧利用具有关键性作用。因此,本文对平朔煤和生物质进行了共热解实验,考察了掺混不同生物质以及掺混不同比例的生物质时平朔煤的热解特性,得到了混合样品的热解特征参数。另外,将平朔煤和生物质混合热解的实际失重速率曲线图与折算后的曲线图进行了参照对比。最后,利用一级反应动力学模型和Coats-Redfern积分法求得平朔煤与生物质混合样品的动力学参数。从热解特征参数、实际失重速率曲线和折算后曲线的对比图以及动力学参数的结果来看,平朔煤与生物质共热解过程中存在协同效应,生物质对平朔煤的热解具有促进作用。利用热重分析仪对不同掺混比例的平朔煤和生物质混合半焦进行了燃烧实验,分析了不同工况下平朔煤半焦的燃烧特性。从混合半焦的燃烧特征参数来看,平朔煤与生物质混合半焦的着火温度和燃尽温度随生物质掺混比例的增加而降低,同时混合半焦的着火稳燃特性指数和综合燃烧特性指数也相应增大,混合半焦的燃烧性能得到改善。此外,在本研究范围内,当生物质掺混比例为70%时,混合半焦的最大燃烧速率值最大,而且其着火特性、燃烧特性以及燃尽特性对较好。总的来说,掺混生物质能够明显改善混合半焦的着火性能和燃烧性能。在热天平实验研究的基础上,利用Coats-Redfern积分法和一级反应动力学模型求解了平朔煤与生物质混合半焦的燃烧动力学参数。结果表明生物质的燃烧活化能要比平朔煤的燃烧活化能小,而且随着生物质掺混比例的增大,平朔煤与生物质混合半焦的燃烧活化能逐渐降低,说明掺混生物质对提高平朔煤与生物质混合半焦的燃烧反应活性是有利的,掺混生物质能够改善混合半焦的燃烧特性。