《O2/CO2煤燃燒數學模型的研究》是依託東南大學，由趙伶玲擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：O2/CO2煤燃燒數學模型的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙伶玲
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
煤的O2/CO2燃燒技術是極具前景的碳捕集技術。目前套用的O2/CO2煤燃燒數學模型大都使用常規空氣下的模型或初步的改進模型，其假設和參數等並不適用於高濃度CO2環境，預測的準確性還有待於提高。本項目擬深入系統地研究適用於煤O2/CO2燃燒的揮發分析出模型和焦炭燃燒模型。採用實驗研究與理論研究相結合的方法，充分考慮氣化反應、修改空氣燃燒模型中不適用於O2/CO2燃燒的假設，使用O2/CO2燃燒的動力學參數等，最終獲得一套可供多煤種選擇的、反覆經過實驗驗證和修正的、且具有一定準確性與一定範圍內通用性的揮發分析出模型和焦炭燃燒數學模型。新模型還將套用於6kW流化床燃燒實驗台中進行全爐膛數值模擬與實驗，驗證其有效性和實用性。本項目的研究將使O2/CO2燃燒過程的數值模擬更加準確，藉以研究燃燒過程中的現象與規律，指導O2/CO2燃燒系統和設備的開發與設計，具有重要的理論意義與套用價值。
結題摘要
O2/CO2燃燒技術被認為是具有競爭力的碳捕集技術。然而，在這項技術能夠真正發揮它的全部潛力前，仍然有很多基礎性問題和相應的技術挑戰需要深入地研究，特別是，O2/CO2燃燒過程本身面臨重大挑戰。本項目採用理論研究和實驗研究相結合的研究方案，對O2/CO2氣氛下煤及生物質燃燒等相關課題進行了細緻而廣泛的研究探討，並取得了一定的進展：（1）O2/CO2氣氛下煤與生物質混燃燃燒特性的實驗研究；隨著氧氣濃度的增加，稻殼和煤及其混合物著火和燃盡提前，綜合燃燒特性指數增大。隨著摻混比增加，揮發分失重峰值增加，著火溫度和燃盡溫度都降低，總的燃燒效果明顯改善。隨著升溫速率的增大，著火和燃盡溫度都增大，燃燒最大失重率增大，綜合燃燒特性指數提高，燃燒更趨激烈。與空氣氣氛相比，O2/CO2氣氛下稻殼、煤及其混合物中揮發分的析出以及焦炭的燃燒都有所滯後。（2）O2/CO2氣氛下煤與生物質混燃的數值模擬研究；結果表明：O2/CO2氣氛煤燃燒時流化床內的氣固流動呈環-核分布，密相區下部和稀相區上部存在較大溫差，給煤口和二次風口附近由於揮發分的燃燒會出現相對高溫區；給煤量相同時，空氣氣氛和O2/CO2氣氛下流化床內的流動、傳熱和燃燒特性有所不同；供給燃料量相同時，O2/CO2氣氛下煤與生物質混燃相較於煤燃燒時的爐膛整體溫度水平降低40-50K；所測得的實驗數據與模擬結果吻合較好，說明該煤燃燒和混燃的綜合計算模型具有一定的準確性和可靠性。（3）煤焦與生物質的熱解與氧化現象的分子動力學模擬；結合ReaxFF勢場，採用分子動力學方法，研究了煤焦與生物質熱解與高溫氧化過程，對產物分布及反應路徑等信息進行了分析。
