金旭东， 周月桂， 金圻烨， 郑婷婷

(上海交通大学 机械与动力工程学院，热能工程研究所，上海 200240)



CO2效应对煤焦颗粒增氧燃烧影响的数值研究

金旭东， 周月桂， 金圻烨， 郑婷婷

(上海交通大学 机械与动力工程学院，热能工程研究所，上海 200240)

采用考虑炭粒表面氧化还原反应以及气相CO-O2反应的连续膜模型，在增氧燃烧中添加一定量的CO2并采用Ar来调节煤焦颗粒表面温度，分析O2浓度效应、CO2化学效应及热效应对煤焦颗粒表面燃烧速率的影响.结果表明：当增氧燃烧系统中O2体积分数从21%提高到26.5%时，煤焦颗粒表面温度升高154 K，燃烧速率增大，且着火时间和燃尽时间均提前；在煤焦颗粒增氧燃烧过程中，O2浓度效应对煤焦颗粒表面燃烧速率的影响占主导作用，其次是CO2化学效应，而热效应的影响最低，三者影响的相对贡献率分别为56.4%、25.7%和17.9%.

增氧燃烧； 煤焦燃烧； 连续膜模型； CO2效应

符号说明：

Bo——无量纲斯蒂芬玻耳兹曼常数

c——比热容，J/(kg·K)

D——扩散系数，m2/s

Da——Damköhler数

k——指前因子，m/s

m——燃烧速率，kg/s

Q——反应热比值

r——径向坐标，m

R——无量纲颗粒半径

T——温度，K

w——气体质量分数

ρ——密度，kg/m3

υ——气相反应的化学当量比

ε——黑度

τ——无量纲时间

θ——无量纲活化能

ω——反应速率，kg/ (m2·s)或kg/(m3·s)

E——活化能，kJ/mol

下标

g——气体

F——CO

N——N2

O——O2

P——CO2

S——颗粒表面

∞——主气流

0——初始

增氧燃烧(Oxygen Enhanced Combustion)是在传统空气燃料燃烧中加入一部分纯氧将燃烧的氧气体积分数从21%提高到26%以上，使得燃烧烟气体积减小，燃烧温度和烟气中CO2、水蒸气浓度提高，烟气辐射能力增强.增氧燃烧作为一种高效节能的燃烧技术，在国内外玻璃、水泥、冶金……