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第一篇 绪论3

第1章 绪论3

1.1　研究背景3

1.1.1　能源概况及现存环境污染问题3

1.1.2 目前SO2主要控制技术手段4

1.1.3　高温炉内喷钙脱硫机理研究现状6

1.1.4　燃煤NOx污染排放及控制手段15

1.1.5　燃煤重金属迁移特性研究17

1.2　O2/CO2技术的提出及研究意义19

1.2.1　O2/CO2技术的提出背景19

1.2.2　O2/CO2技术研究意义20

1.2.3 O2/CO2煤粉混燃技术研究状况22

1.2.4　技术经济可行性分析23

1.3　本书主要研究内容26

参考文献26

第二篇 煤焦的燃烧和模拟35

第2章　煤焦燃烧与气化过程的研究现状及分析35

2.1　引言35

2.2　煤焦的物理和化学结构35

2.2.1　煤焦的物理结构36

2.2.2　煤焦的化学结构37

2.2.3　煤的岩相学结构38

2.3　煤焦燃烧与气化的物理化学过程38

2.3.1　反应表面积的划分38

2.3.2　反应过程的划分39

2.3.3　反应控制区域的划分39

2.4　煤焦燃烧与气化的化学反应机理40

2.4.1　表面非均相化学反应机理40

2.4.2　颗粒周围的均相化学反应42

2.5　煤焦的反应性与反应速率的表示方法43

2.5.1　煤焦反应性的表示43

2.5.2　反应速率的表示43

2.6　煤焦反应速率的模拟44

2.6.1　总体反应速率的模拟44

2.6.2　内在反应速率及孔结构的模拟45

2.7　影响煤焦燃烧与气化过程的其他因素49

2.8　煤焦反应动力学的研究方法49

2.8.1　管式沉降炉49

2.8.2　热重分析技术50

2.9　典型煤焦的燃烧与气化的动力学参数50

2.10　小结52

参考文献52

第3章　无孔纯碳颗粒在O2/CO2混合气氛中燃烧的理论模拟58

3.1　引言58

3.2　单颗粒碳反应的理论模型59

3.2.1　问题的物理描述59

3.2.2　问题的数学描述59

3.2.3　模型的分析求解60

3.2.4　计算中参数的选择62

3.3　模拟结果与分析63

3.3.1　气相反应参数对碳粒反应速率的影响63

3.3.2　环境温度和O2/CO2体积比对碳粒反应速率的影响66

3.3.3　颗粒粒径的影响67

3.4　小结68

参考文献69

第4章　煤焦在高浓度CO2下燃烧与气化的TGA实验研究71

4.1　实验仪器及实验工况71

4.1.1　实验样品71

4.1.2　实验仪器及实验方法71

4.2　实验结果72

4.3　实验的模拟计算75

4.3.1　理论模型的比较75

4.3.2　理论模型的改进76

4.3.3　反应动力学参数的计算78

4.4　小结80

参考文献80

第5章 煤焦在高浓度CO2下燃烧与气化的EFR实验研究82

5.1 实验系统介绍82

5.1.1 携带炉炉体部分83

5.1.2 微量给粉装置83

5.1.3 燃烧器及送风系统83

5.1.4 取样和气氛分析84

5.1.5 电源柜与温控装置84

5.2 实验工况及实验过程84

5.2.1 实验工况85

5.2.2 实验过程85

5.3 实验结果85

5.4 携带炉中气相和颗粒速度、温度的分析计算89

5.4.1 颗粒的运动历程89

5.4.2 颗粒的温度历程92

5.5 实验的模拟计算93

5.6 小结95

参考文献95

第6章 O2/CO2煤粉燃烧特性研究及固硫特性的初步讨论97

6.1 引言97

6.2 热重分析O2/CO2-空气煤粉燃烧特性比较97

6.2.1 热重分析概念98

6.2.2 实验分析指标99

6.2.3 煤粉O2/CO2-空气气氛下燃烧特性实验比较99

6.3 O2/CO2气氛与空气气氛燃煤钙基固硫特性比较107

6.4 煤粉燃烧灰分分析110

6.5 小结112

参考文献113

第7章 O2/CO2煤粉燃烧钙基脱硫特性研究115

7.1 引言115

7.2 传统脱硫反应存在的问题115

7.3 O2/CO2气氛下钙基脱硫规律实验研究116

7.3.1 热重硫化反应实验研究116

7.3.2 沉降炉O2/CO2煤粉燃烧钙基脱硫实验分析123

7.3.3 孔隙结构、SEM及XRD测试分析130

7.4 小结135

参考文献136

第8章 O2/CO2气氛下硫酸钙分解特性研究139

8.1 引言139

8.2 硫酸钙高温条件热力学分析139

8.2.1 硫酸钙高温分解热力学特性139

8.2.2 直接硫化反应对硫酸钙高温分解特性影响143

8.3 硫酸钙分解实验研究145

8.3.1 实验结果分析146

8.3.2 动力学参数确定149

8.4 不同硫化过程对CaSO4产物层发展的影响150

8.5 小结152

参考文献153

第9章 金属盐对炉内钙基直接硫化反应的影响154

9.1 引言154

9.2 实验设备及方法154

9.2.1 实验仪器及条件154

9.2.2 实验步骤155

9.2.3 实验结果与讨论155

9.3 小结164

参考文献165

第10章 O2/CO2煤粉燃烧NOx生成特性实验研究166

10.1 引言166

10.2 NOx生成特性实验概述166

10.3 沉降炉煤粉燃烧NOx释放实验研究167

10.3.1 实验条件167

10.3.2 实验结果及分析168

10.4 甲烷气体模拟烟气分析NO生成实验172

10.4.1 实验条件172

10.4.2 分析结果173

10.4.3 燃料氮与循环氮的相互作用175

10.5 小结177

参考文献178

第11章 O2/CO2煤粉燃烧的数值模拟180

11.1 引言180

11.2 煤粉燃烧气-固两相流动概述180

11.2.1 各种模型的选择180

11.3 本节采用的模型及数值计算方法187

11.3.1 网格的划分188

11.3.2 模型的选择及边界条件188

11.3.3 模拟结果及分析192

11.4 小结198

参考文献198

第三篇 O2/CO2气氛重金属汞生成特性研究第12章 O2/CO2燃煤气氛重金属汞形态分布203

12.1 引言203

12.2 实验装置和方法203

12.3 实验结果与分析205

12.3.1 O2/CO2和空气气氛下烟气中汞形态随温度分布的差异205

12.3.2 O2/CO2气氛下不同煤种烟气中汞形态分布的差异207

12.3.3 O2/CO2气氛对灰中汞含量的影响208

12.4 小结209

参考文献210