水泥分解炉中煤焦悬浮态燃烧的动力学特性研究

论文摘要

煤的燃烧特性是水泥工业分解炉设计的重要依据,若不能加以掌握,分解炉设计和操作就存在很大的盲目性。煤的燃烧特性可以通过试验来测定,但测定结果可靠性取决于试验方法的合理性。以往采用热分析方法,样品呈堆积状态,难以很好地反映煤粉在悬浮状态下的燃烧规律。为充分反映煤粉悬浮态燃烧状况,试验条件需模拟分解炉工况,但完全模拟非常困难,如果追求真实模拟而将煤粉燃烧和生料分解合在一起进行,则难以观察单一物料的行为,通常分别研究煤粉和生料分解的高温行为。为获取粉体在悬浮态下的高温反应特征,自行开发出高温悬浮态反应试验台,它不仅能把物料加热到所需的高温,而且能保持物料在反应区域稳定地悬浮,比较真实地模拟工业反应过程,并能在线实时检测,其结果和反应器的形式无关,只与物料本身的特性有关。本文对不同煤种、温度、反应环境的CO2浓度、粒径等条件下进行了烟煤煤焦和无烟煤煤焦悬浮态燃烧试验,探讨影响燃烧速率的因素;对新密无烟煤焦、西安烟煤焦开展动力学特性研究,将不同温度下燃尽率与时间的关系曲线与已知模型进行拟合,借助相关性系数选取最佳的燃烧模型。通过此种方法获得新密煤焦、西安煤焦的燃烧模型,并根据所求理论模型数据与实验数据比较吻合良好,说明求取模型的方法具有可靠性,所得规律对于分解炉的设计和操作有重要的指导意义。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外关于煤燃烧特性的研究
• 1.3 选题的依据、意义
• 1.4 论文研究的主要内容
• 第二章 高温悬浮态气固反应试验台的开发
• 2.1 高温悬浮态气固反应试验台
• 2.2 混合气体配比器系统
• 2.2.1 混合气体配比器的特点
• 2.2.2 气体混合配比器的工作原理
• 2.2.3 气体混合配比器的操作流程
• 2.3 红外线气体分析仪
• 2.3.1 气体分析仪的系统组成
• 2.3.2 红外线气体分析仪的工作原理
• 2.4 高温反应炉管的设计
• 2.4.1 反应区炉管管径的计算
• 2.4.2 反应炉管管长的确定
• 第三章 煤焦燃尽率影响因素的研究
• 3.1 试验原理及方法
• 3.1.1 煤粉燃烧过程的研究
• 3.1.2 传递函数的应用
• 3.1.3 传递函数的求解
• 3.1.4 燃尽率转化及燃烧模型的选取
• 3.2 实验操作过程
• 3.3 试样制备
• 3.4 重复性试验
• 3.5 煤种的影响
• 3.6 温度对煤焦燃烧速率的影响
• 3.7 粒径对煤焦燃烧速率的影响
• 3.8 气氛对燃烧速率的影响
• 3.9 本章小结
• 第四章 煤焦动力学特性的研究
• 4.1 实验原理与方法
• 4.2 计算结果分析与煤焦模型选取
• 4.3 动力学参数的求取和模型验证
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢