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根据燃料分级氧化的煤化学链焚烧试验和模仿研讨

发布时间:2022-05-14 20:49:32 来源:天博体育app下载

  化石燃料焚烧开释的CO_2是形成全球变暖的首要原因,化学链焚烧技能具有内别离CO_2的特性,开展前景杰出。化学链焚烧反响器首要由空气反响器和燃料反响器组成,反响器规划对化学链焚烧功率具有重要的影响。现在,绝大部分化学链焚烧进程选用单级燃料反响器,固体燃料的转化率遭到必定约束;空气反响器选用快速流化床,快速流化床内存在的“环核”气固活动结构降低了气固触摸功率,不利于载氧体的氧化再生。针对单级燃料反响器内燃料转化率偏低的问题,本文根据燃料分级氧化原理,规划了两级燃料反响器,分别为I级燃料反响器和II级燃料反响器;在I级燃料反响器内,煤进行热解气化,发生的气体燃料与贫氧化态载氧体进行氧化反响,未彻底反响的气体燃料进入II级燃料反响器,与新鲜的氧化态载氧体进行深度氧化反响,以期进步化学链焚烧的反响功率。针对空气反响器存在的“环核”气固活动结构,选用在空气反响器内加装内构件的办法,改进气固触摸。经过试验和数值模仿相结合的办法,对该新式化学链反响器内气固活动和化学反响特性进行了研讨。在根据燃料分级氧化的煤化学链焚烧冷态设备上展开试验研讨,获得了反响器内压力散布、颗粒循环通量等重要参数;根据双流体(Two Fluid Model,TFM)办法模仿了空气反响器内的气固活动,模仿成果和试验成果符合,验证了数学模型的正确性。探讨了空气反响器内构件的开孔率、厚度和数量对气固活动的影响,成果标明内构件开孔率和内构件数量是影响颗粒径向散布的重要要素,内构件的开孔率越小,内构件对颗粒径向散布的改进效果越好,但过小的开孔率有可能会对内构件形成较大的磨损,不利于实践的工业使用;径向非均匀指数(Radial Non-uniform Index,RNI)的轴向散布曲线%时,能在较大的规模内有用改进颗粒的径向散布;模仿成果还标明单个内构件效果规模有限,选用多个内构件的办法能有用强化内构件的成效。根据核算颗粒流体力学(Computational Particle Fluid Dynamics,CPFD)和载氧体复原反响动力学模型,研讨了根据燃料分级氧化原理的两级燃料反响器气固活动、煤热解气化,以及载氧体复原反响特性。II级燃料反响器出口烟气组分的模仿成果和试验数据附近,平均误差小于12%;燃料反响器温度为850℃时,II级燃料反响器焚烧功率为86.3%,高于I级燃料反响器64.2%的焚烧功率,标明两级反响器的叠加明显进步了化学链焚烧功率,进步燃料反响器温度是改进化学链焚烧功率首要要素之一。根据CPFD办法对化学链焚烧串行流化床反响器进行了三维数值模仿,研讨了串行流化床反响器内的气固活动、压力散布和颗粒循环特性,模仿成果和试验数据符合;空气反响器内压力的功率谱分析标明空气反响器内存在全局性压力动摇,动摇首要来源于空气反响器底部的气泡运动和隔离器的不接连返料;在此基础上,提醒了反响器操作参数对串行流化床反响器体系颗粒循环特性的影响,隔离器流化速度是影响空气反响器颗粒外循环量的主导要素,隔离器流化速度越大,空气反响器颗粒外循环量越大,而II级燃料反响器颗粒内循环量随燃料反响器流化速度的添加而增大。

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