加压O2_CO2条件下煤粉云火焰传播特性实验研究

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1、硕士学位论文加压O2/CO2条件下煤粉云火焰传播特性实验研究EXPERIMENTALSTUDYONFLAMEPROPAGATIONCHARACTERISTICSOFCOALCLOUDSUNDERO2/CO2ANDELEVATEDPRESSURECONDITION张文达哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TK224.1学校代码：10213国际图书分类号：621.18密级：公开工程硕士学位论文加压O2/CO2条件下煤粉火焰传播特性实验研究硕士研究生：张文达导师：孙绍增教授申请学位：工程硕士学科：动力工程所在单

2、位：能源科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TK224.1U.D.C：621.18DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringEXPERIMENTALSTUDYONFLAMEPROPAGATIONCHARACTERISTICSOFCOALCLOUDSUNDERO2/CO2ANDELEVATEDPRESSURECONDITIONCandidate：ZhangWendaSupervisor：Prof.SunShao

3、zengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerEngineeringAffiliation：SchoolofEnergyScience&Eng.DateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要目前，由于CO2的大量排放所造成的全球环境问题日益严峻，世界各国正在寻找一种经济环保的方式来进行CO2的减排，燃煤电站作为C

4、O2排放的重要来源，其技术方面的升级需求已经迫在眉睫。为此，国际上提出了增压富氧燃烧技术，在加压条件下，采用氧气与循环烟气的混合气作为氧化剂，与煤粉燃烧形成高浓度的CO2和水，在实现CO2的高效低成本捕集的同时，又能获得较高的发电效率。研究煤粉浓度、粒径、O2/CO2气氛混合比以及燃烧初始压力等因素对煤粉云火焰传播特性的影响是研究煤粉增压富氧燃烧的重要组成部分，是增压富氧燃烧发电系统理论基础的关键一环。本文基于自行改造的20L球形定容燃烧弹实验台装置，以神华烟煤为研究对象，探究了常压条件下煤粉云浓度、粒径、O2/

5、CO2气氛混合比以及燃烧初始压力等因素对煤粉云火焰传播过程中压力变化以及火焰传播特性的影响。结果表明：煤粉浓度以及O2/CO2气氛混合比对煤粉火焰传播过程中的最大压力、最大压力升高率以及火焰传播速度的影响趋势大致相同，随着煤粉浓度以及O2/CO2气氛混合增加，煤粉火焰传播过程中的最大压力、最大压力升高率以及火焰传播速度也有所增加；随着煤粉粒径的增加，最大压力、最大压力升高率以及火焰传播速度有所减小。针对加压富氧燃烧发电系统的基础问题，本文研究了环境压力变化和O2/CO2气氛混合比的变化对煤粉火焰传播特性的影响。利

6、用加压热重分析仪对煤粉加压O2/CO2气氛的燃烧特性进行分析研究，得到煤粉在该条件下的一系列燃烧参数。结果表明：当O2/CO2气氛的混合比为7:3时，随着环境压力的提高（1-10atm），煤粉云火焰传播速度逐渐增大，且在8atm之后增幅微弱。当氧气浓度为30-50%时，当环境压力达到4atm后，煤粉云不再发生火焰传播现象。结合加压热天平得到的燃烧参数进行分析，可以发现氧气浓度较低时，煤粉在挥发分析出与燃烧阶段所需的活化能随着环境压力的提高而显著提高，从而使得煤粉难于着火，导致在该条件下不发生煤粉云火焰传播现象。在

7、相同的外部条件下，煤粉的火焰传播特性与其燃烧特性之间存在着一定程度的正相关。关键词：加压；富氧燃烧；定容燃烧弹；火焰传播速度；加压热重；燃烧特性IAbstractAbstractAtpresent,theglobalenvironmentalproblemscausedbyalargeamountofCO2emissionsarebecomingincreasinglyserious,andthecountriesoftheworldarelookingforawayofeconomicandenvironmen

8、talprotectiontoreducetheemissionofCO2.AsanimportantsourceofCO2emission,theupgradingdemandofthattechnologyisimminent.Therefore,thetechnologyofoxy-fuelcombustionisputforwardintheworld.Under