煤粉富氧燃燒著火溫度預測的優化隨機森林(GA-RF)模型

彭 潮，蘭彥冰，鄒 春，蔡 磊

(1. 華中科技大學 煤燃燒國家重點實驗室，湖北 武漢 430074；2. 華中科技大學 環境科學與工程學院，湖北 武漢 430074)

0 引 言

化石燃料燃燒產生的二氧化碳是導致全球氣候變暖的主要原因之一。對于中國、印度等發展中國家，燃煤發電依然是電力的主要來源。富氧燃燒被認為是應對全球氣候變化挑戰的有前途的碳減排與封存技術之一[1-5]。富氧燃燒是采用純氧代替空氣與燃料燃燒，并利用循環煙氣來降低燃燒產生的高溫，其燃燒煙氣中的二氧化碳濃度非常高，方便隔離封存。與常規燃燒不同，富氧燃燒的氣氛是O2/CO2，由于CO2的物理和化學性質與N2有較大差異，導致煤粉在富氧氣氛下的燃燒特性不同于常規燃燒[6-9]。

富氧氣氛下煤的著火溫度是采用富氧燃燒方式的燃煤電廠中燃燒器和鍋爐設計的重要指標。同時，在富氧燃燒過程中，由于輸送煤粉的一次風是由純O2和循環煙氣混合而成，該混合過程的局部存在高O2濃度，會導致一次風管內的煤粉著火風險[10]。因此富氧燃燒煤粉的著火溫度也是運行和安全的重要指標。

許多研究人員在滴管爐(DTF)和攜帶流反應器(EFR)中測量了煤粉在不同O2/CO2氣氛下的著火溫度，以期找到煤粉屬性、氣氛與煤粉著火溫度之間的關系[1-4]，研究表明，著火溫度隨O2體積分數的增加而降低，且與煤階有密切關系。煤階代表了煤化作用中可達到的成熟度級別，不同煤階，其揮發分、固定碳以及氫含量等均存在顯著差異。Zhou等[1]在DTF中測量了富氧氣氛下5種煤的著火溫度，發現富氧氣氛下的煤粉著火溫度高于氮氣氣氛，且隨著氧氣分壓的增加，著火溫度下降。……