棕櫚空果串/煤炭混燒之純氧燃燒特性研究

  • 彭 承祖

學生論文: Master's Thesis

摘要

純氧燃燒(Oxy-fuel combustion)作為一種可實現減少碳排放的燃燒技術,目前被應用於化石燃料為主的能源系統,比起其餘碳捕捉技術,純氧燃燒除了具有CO2捕獲率高(可達95%以上)的優點,同時也提升燃燒效率,降低污染物排放,因此也作為潔淨能源的高效燃燒方式。 為了逐漸取代化石燃料並兼顧穩定發電量與減少對環境的汙染,達到永續發展的目的,將生質物料(Biomass)取代部分化石燃料(Fossil fuel)進行混燒是一個有效的方式。每年有數上百萬噸的棕櫚空果串(PEFB)廢料沒有得到有效處置,大量的掩埋反而造成大量溫室氣體排放並阻礙作物生長,然而棕櫚空果串非常適合用作為生質燃料再利用,因此本研究通過結合混燒與純氧燃燒技術,探討棕櫚空果串的基礎燃燒特性,提供未來實際操作於業界鍋爐混燒的參考資訊,以預測可能的燃燒行為。 本研究將棕櫚空果串、澳洲煤和其混合物,藉由熱重分析儀(TGA)分析在空氣(O2/N2)與純氧環境下(O2/CO2)的熱解與氧化行為,並串接傅立葉轉換紅外線光譜儀(FTIR)分析產氣中的特定氣體產物,接著以單顆燃料錠自由燃燒爐系統探討在不同環境溫度、氣體環境和混摻比例的燃燒反應特性與現象。熱重分析的熱解行為結果顯示,在不同氣體環境的反應初期整體重量損失行為相似,直到高達約700℃的環境溫度之後,在CO2氣體環境有額外的焦碳氣化反應(Boudouard reaction)發生,導致有更多的CO生成,但是在N2氣體環境則僅有些微的重量損失行為;熱重分析的氧化行為結果顯示混合物在30%O2/70%CO2氣體環境下,當混摻比例提高有助於降低引燃溫度與燃燼溫度,而BBR=50%混合物的整體反應擬合的綜合燃燒特性指數Sm有最大的值,代表具有最佳的燃燒特性,BBR=10%混合物次之,BBR=30%混合物最小,可見其反應不是單純的加成特性結果,彼此間存在協同效應。單顆燃料錠自由燃燒結果顯示,隨著混摻比例提高,有易於氣相火焰提早引燃,促進焦炭燃燒進行,縮短總燃燒時間,並減少灰燼含量,而且環境溫度改變對氣相燃燒有顯著影響,焦炭燃燒則受O2濃度改變有明顯差異。此外,光譜分析結果則顯示棕櫚空果串於30%O2/70%CO2氣體環境與澳洲煤於21%O2/79%CO2氣體環境的NOx與SO2有最低的吸收峰值,可見在適當的純氧燃燒條件是有助於抑制汙染物的形成。
獎項日期2018 八月 29
原文???core.languages.zh_ZH???
監督員Yei-Chin Chao (Supervisor)

引用此

'