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《O2/CO2煤粉燃烧污染物特性实验和理论研究》内容简介:O2／CO2燃煤技术的研究尚处于探索阶段，为了交流经验，推动煤粉燃烧污染控制的发展，作者结合近年来的研究成果编写了这本专著，主要内容包括O2／CO2气氛中无孔纯碳颗粒燃烧特性研究、煤焦颗粒燃烧与气化的实验研究、S02钙基脱除的直接硫化特性及硫酸钙分解特性的热动力学分析、NO2燃煤排放特性分析，以及煤粉在O2／CO2气氛燃烧火焰特性的数值模拟研究。试图对O2／CO2气氛下煤粉燃烧及污染排放机理进行理论和实验研究。
《O2/CO2煤粉燃烧污染物特性实验和理论研究》图书简介 本书深入探究了在富氧/贫氧（O2/CO2）或富氧/惰性气体（O2/N2）等不同气氛下煤粉燃烧过程中关键污染物的生成、转化与排放特性。研究内容涵盖了多种煤种，从挥发分含量较高的烟煤到低挥发分的无烟煤，并系统地分析了燃烧气氛（氧浓度、CO2浓度、是否添加水蒸气等）以及操作参数（如温度、停留时间、燃料粒径、过量空气系数等）对污染物行为的影响。 核心研究内容概览： 污染物种类聚焦： 本书重点关注了煤粉燃烧中产生的两大类主要污染物：氮氧化物（NOx，包括NO和NO2）和硫氧化物（SOx，主要为SO2）。此外，对未燃尽碳（UFC）的生成机理及其与燃烧效率的关系也进行了详尽的分析。 NOx生成与控制： 热力NOx： 在不同气氛下，高温区域内氧原子与氮分子的反应动力学被详细考察。研究揭示了在富氧条件下，由于局部氧浓度升高，尽管整体温度可能变化，但热力NOx的生成潜力和转化率会受到显著影响。CO2气氛的存在，特别是高浓度CO2，对热力NOx的生成路径存在怎样的抑制或促进作用，是本书的重点论述方向。 燃料NOx： 煤中氮元素的释放和氧化过程在不同气氛下的演变是另一重要研究点。本书分析了在O2/CO2气氛中，燃料氮转化成NOx的比例如何变化。CO2的稀释效应和对燃烧反应速率的影响，可能导致燃料氮释放和氧化动力学的改变。 N2O生成与分解： 对于N2O，一种强效温室气体，本书也进行了专门的探讨。特别是在较低燃烧温度或特定氧含量区域，N2O可能通过“XI生成途径”形成。富氧和CO2气氛对N2O的生成速率和后续在燃烧区域的分解行为进行了深入分析，旨在探索控制N2O排放的可能性。 NOx的还原： 在富氧/CO2燃烧中，是否存在或如何优化还原区，以促进NOx向N2的转化，也是研究的重点。CO2作为一种吸热性气体，其在还原区的作用机制，与N2气氛下的还原过程进行对比分析。 SOx生成与转化： SO2生成： 煤中硫元素在燃烧过程中的释放和转化为SO2是研究的核心。本书考察了在不同O2/CO2比例下，煤样中硫的挥发率和氧化率。CO2气氛对硫释放的温度窗口和氧化动力学的影响被系统分析。 SO3生成与转化： 除了SO2，SO3的生成也备受关注，尤其是在后续烟气处理过程中。本书分析了在燃烧后期，SO2向SO3的氧化速率，以及CO2环境对这一氧化过程的潜在影响。同时，对SO3在不同冷却段的凝结行为也进行了初步探讨。 SOx的吸附与捕获： 虽然本书侧重于燃烧过程中的SOx特性，但部分章节可能涉及在特定条件下，如SO2或SO3与煤灰颗粒的相互作用，为后续的SOx捕获技术提供实验依据。 未燃尽碳（UFC）的形成与影响： 燃尽率： 在O2/CO2燃烧气氛下，煤粉的燃尽率是衡量燃烧效率的关键指标。本书通过实验数据，分析了不同气氛组分（O2, CO2, H2O）以及其他操作参数对UFC含量的影响。 UFC的结构与反应性： 对于产生的UFC，本书可能进一步分析其微观结构、比表面积和反应活性，这对于理解其在燃烧室内的二次燃烧行为或在飞灰中的影响至关重要。 实验方法与理论模型： 实验平台： 本书详细描述了用于研究的实验装置，可能包括固定床燃烧器、流化床燃烧器或特定设计的上升管/下降管燃烧模拟器，并阐述了污染物在线/离线采样和分析技术（如气相色谱、质谱、化学发光法等）。 理论模型： 针对实验结果，本书可能构建或应用了相应的理论模型，例如，基于化学反应动力学和质量传递原理的煤粉燃烧模型，以及描述污染物生成和转化的机理模型。通过模型模拟，验证实验结果，并预测在更广泛工况下的污染物行为。 研究意义与应用前景： 本书的研究对于理解和优化富氧/CO2煤粉燃烧技术具有重要的理论和实践意义。富氧燃烧（O2/CO2）是实现烟气循环（SCRC）以捕集CO2的关键技术之一，而SCRC过程中烟气成分的变化（如O2浓度升高、CO2浓度显著提高，可能伴随水蒸气）会显著影响煤粉燃烧的动力学和污染物排放。 通过本书的研究，可以： 指导富氧燃烧工艺优化： 为实际富氧煤粉燃烧电厂或工业锅炉的设计和运行提供关键数据支持，帮助确定最佳的燃烧气氛和操作参数，以在提高燃烧效率的同时，最大程度地降低NOx、SOx等污染物的排放。 提升污染控制技术： 深入理解污染物在O2/CO2气氛下的生成和转化机理，有助于开发更有效的污染控制技术，特别是针对富氧燃烧环境下的NOx和SOx后处理技术。 促进低碳能源技术发展： 为发展更清洁、更高效的煤炭利用技术提供科学依据，对实现能源结构转型和应对气候变化具有积极作用。 总之，《O2/CO2煤粉燃烧污染物特性实验和理论研究》是一部内容详实、研究深入的学术专著，为从事能源、环境工程、化学工程等领域的研究人员、工程师及相关决策者提供了宝贵的参考信息。
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