富氧烟气中煤粉着火的非稳态数值研究

论文摘要

为了应对气候变化,减少温室气体主要是CO2的排放,需要对化石燃料燃烧产生二氧化碳进行有效的捕获和存储。富氧烟气燃烧技术因为可以产生高浓度的二氧化碳,同时该技术还适用于火电厂,所以被认为是一种十分有前景的碳捕获技术。于是针对富氧烟气燃烧在火电厂的应用的难点即富氧烟气中煤粉的燃烧的特性与空气中不同,选取富氧烟气中煤粉的着火为研究的课题。本研究采用实验与计算相结合的方法对于煤粉在富氧烟气中的着火的特性进行研究。通过对于国内外煤粉燃烧实验台的调研,确定实验采用滴管炉为主要的实验仪器,并且详细设计了实验台。利用FLUENT模拟了煤粉在滴管炉实验台上的着火过程,通过分析模拟数据中的温度和二氧化碳的曲线确定了煤粉在富氧烟气中着火的方式,得出了煤粉在滴管炉炉膛中的着火的时间和位置。分析不同时刻的温度和二氧化碳的曲线,结合着火的理论知识,推测出煤粉在滴管炉中着火的时间和一些特点,如：一氧化碳生成的影响,氧气浓度的影响等。从而指导实验的测量,使得实验更具准确性,为进一步实验研究富氧烟气提供一个基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 能源与环境现状
• 1.2 碳捕获技术
• 1.3 富氧烟气燃烧
• 1.3.1 富氧烟气燃烧的提出
• 1.3.2 富氧烟气燃烧的研究现状
• 1.4 课题的提出及主要研究内容
• 第2章 煤粉在富氧烟气氛围下燃烧的理论研究
• 2.1 煤粉的燃烧
• 2.1.1 煤粉的点燃
• 2.1.2 煤粉的着火机理
• 2.1.3 着火模式及判据
• 2.2 富氧烟气燃烧的煤粉着火判据
• 2.3 本章小结
• 第3章 DTF实验台的设计
• 3.1 常见煤粉反应实验台国内外调研
• 3.2 两种煤粉反应动力学装置的比较
• 3.2.1 从可以实现研究项目进行比较
• 3.2.2 从可实验的成本比较
• 3.3 滴管炉实验台的理论计算及设计
• 3.3.1 滴管炉炉膛的理论计算
• 3.3.2 滴管炉炉膛的理论设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 煤粉燃烧的数学物理模型
• 4.1 基本控制方程
• 4.2 煤粉燃烧的湍流模型
• 4.2.1 气相湍流模型
• 4.2.2 多相湍流模型
• 4.3 辐射换热与湍流燃烧模型
• 4.3.1 辐射换热模型
• 4.3.2 气相湍流燃烧模型（非预混燃烧模型）
• 4.3.3 煤粒分解模型
• 4.3.4 焦炭燃烧模型
• 4.4 本章小结
• 第5章 富氧烟气氛围下滴管炉内的煤粉着火的非稳态模拟
• 5.1 模拟工况和几何结构
• 5.2 单一煤种煤粉着火的过程
• 5.2.1 单一煤种煤粉着火的过程的温度分析
• 5.2.2 单一煤种煤粉着火的过程的二氧化碳生成率的分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 全文总结与今后工作展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 在学期间发表论文和参加科研情况
• 致谢