石化污泥与煤在循环流化床混烧试验研究

在一座密相区截面积为0.23m×0.23m、高度为7m的循环流化床试验装置上进行了石化污泥与煤混烧的系统性试验研究.结果表明,随着二次风率的增加,密相区和稀相区温度都有所下降,燃烧效率呈上升趋势,烟气、飞灰和底渣中多环芳烃 (PAHs) 排放量均呈明显的下降趋势.随着空气过剩系数的增加,密相区温度上升,稀相区温度降低,燃烧效率呈先上升后下降态势,而多环芳烃排放水平先下降后上升.     

石化污泥与煤混烧的流化床多环芳烃排放特性

在一座密相区截面为0.23 m×0.23 m、高度为7 m的循环流化床试验装置上进行了石化污泥与煤混烧多环芳烃排放特性的系统性试验研究.结果表明,污泥中多环芳烃含量远高于煤;随着二次风率的增大,烟气、飞灰和底渣中多环芳烃排放量均呈明显的下降趋势;随着空气过剩系数的增大,多环芳烃排放水平先下降后上升:石灰石的添加能有效抑制多环芳烃的生成,随着ca/S摩尔比增大,多环芳烃排放水平显著下降.各工况均以排放低环多环芳烃为主,且飞灰中多环芳烃排放量远高于底渣.     

循环流化床中糠醛渣与煤混燃特性的试验研究

在炉膛尺寸为150 mm×150 mm×2 500 mm的循环流化床燃烧试验台上进行糠醛渣与煤的混燃试验,研究其燃烧特性、尾部飞灰及烟气排放特性。研究表明:糠醛渣掺混质量比例为10%-50%的混合燃料在循环流化床中均可稳定燃烧;随着糠醛渣的掺混比例增加,炉膛上部温度升高,尾部飞灰含碳量下降,而颗粒排放浓度升高;随着流化风速增加,炉膛上部温度升高。密相区的温度升高,CO排放浓度下降,SO2、NOx排放浓度上升;糠醛渣的掺混比例增加,CO排放浓度上升,SO2、NOx排放浓度下降。     

流化床焚烧塑料垃圾多环芳烃的生成特性

研究了典型塑料垃圾PVC、PE和PS在流化床燃烧过程中多环芳烃的排放特性,分析了多环芳烃生成量随燃烧温度变化的情况.结果表明,PS燃烧产生多环芳烃随温度呈现单峰变化,800℃时最高;PVC则随温度呈指数减少的趋势;PE变化较为复杂.从总量看,多环芳烃生成量大小顺序为PS>PVC>PE.     

甲基四氢呋喃-异辛烷层流燃烧特性

利用纹影和高速摄像系统,在定容燃烧弹中研究了异辛烷掺混不同摩尔分数(0、20%、40%、60%及100%)的2-甲基四氢呋喃(2-MTHF)在不同初始温度(373、423和453 K)、不同初始压力(0.1、0.2和0.4 MPa)和不同当量比(0.7～1.6)下的层流燃烧特性.几种掺混比下的层流燃烧速度都是在当量比为1.1左右达到峰值,MTHF在异辛烷中的掺混会明显提高其层流燃烧速度.随着初始温度的升高,不同当量比下的层流燃烧速度大幅上升;而随着初始压力的升高,层流燃烧速度呈下降趋势.异辛烷层流燃烧速度对于初始温度的变化比MTHF更为敏感,MTHF层流燃烧速度对于初始压力的变化比异辛烷更为敏感.通过理论分析建立了层流燃烧速度与温度、压力、掺混比和当量比的拟合公式,拟合公式与试验结果吻合良好.     

污泥掺混煤粉燃烧过程的数值模拟模型适应性研究

针对某300 MW四角切圆锅炉煤粉掺烧污泥运行情况，采用FLUENT软件，基于单混合分数和双混合分数PDF模型，对锅炉炉膛内的烟气流动、燃烧过程和污染物NO〖HT5”〗x排放进行数值模拟。结果表明：与单混合分数相比，双混合分数PDF模型能更好地模拟污泥的高挥发分和水分对燃烧的影响，出口烟气误差在4%以内，更加符合炉内实际燃烧过程;随着污泥掺混比例的增加，污泥中水分蒸发吸热造成炉膛内的整体燃烧温度下降;当污泥含水量为40%时，掺混比例在6%以内对锅炉的燃烧情况影响不大，在技术上是可行的;由于污泥的含氮量显著高于煤粉，对于含水量为40%的污泥，随着掺混比例的增加，NO〖HT5”〗x排放量增加；含水量为80%污泥掺混煤粉后，随着掺混比例的增加，NO〖HT5”〗x排放由于燃烧温度急剧降低而减少。     

石化污泥与煤流化床混烧SO_2的排放特性

在一座热输入量为0.2 MW的循环流化床试验台上进行了石化污泥与煤的混烧试验,重点考察了质量掺混比、空气过剩系数、二次风率、Ca/S摩尔比、床温等因素对SO2排放的影响.试验结果表明,随着质量掺混比或者空气过剩系数的增加,SO2的排放质量浓度均呈下降趋势;在空气过剩系数保持不变的条件下,随着二次风率的增加,SO2排放浓度上升;脱硫剂石灰石的添加能有效降低SO2的排放,且SO2的排放浓度随着Ca/S摩尔比的增大而显著下降;随着床层温度的升高,SO2的排放质量浓度呈先下降后土升趋势,存在一个最佳脱硫区.     

EGR率对乙醇/生物柴油混合燃料燃烧及排放特性的影响

在一台经过深度改装的四缸直喷水冷柴油机上,燃用乙醇与生物柴油的混合燃料,研究了EGR率与燃料特性对柴油机燃烧及排放的影响.结果表明:EGR系统的介入以及乙醇的掺混均可减小燃烧过程中缸内压力和放热率峰值.燃用同种掺混比的燃料,随着EGR率的增大,滞燃期和燃烧持续期出现了不同程度的延长,当量燃油消耗率升高,有效热效率降低.EGR率不变时,燃用不同掺混比的混合燃料,随乙醇质量分数的增加,滞燃期与燃烧持续期逐渐延长,当量燃油消耗率逐渐降低,有效热效率逐渐升高.NO_x的排放量在EGR引入后出现了显著下降,HC排放量升高.相同EGR率下,随着乙醇掺混比的提高NO_x排放量略微下降,HC排放量表现出先减小后升高的趋势.相比纯生物柴油,乙醇的掺混可以显著减少大粒径颗粒物的数量.EGR率的变化对核模态粒子的数量影响不明显,但聚集态粒子的数量会随着EGR率的提高出现较为明显的增多.将乙醇、生物柴油和EGR系统三者相耦合可改善柴油机的燃烧及排放特性.     

混合塑料和煤在小型流化床中燃烧时多环芳烃的生成特性

为了明确城市固体废弃物中的塑料组分燃烧时生成的多环芳烃的特性,以及相应的抑制措施,在小型三段流化床上进行了混合塑料的燃烧试验,研究了不同燃烧温度时,以及相同一次风下二次风配比比例不同时多环芳烃的生成特性。并就混合塑料添加煤和不添加煤燃烧时多环芳烃的生成水平进行了比较。结果显示,混合塑料燃烧时,多环芳烃排放总量要比单组分燃烧多环芳烃量加权平均后的水平低;添加煤燃烧时,排放水平比不添加煤有明显的下降,在加20%的煤的时候排放水平最低;一次风量相同时,加适当比例(约0.20时)的二次风,可以取得抑制塑料垃圾生成多环芳烃的最佳效果。图12表1参8     

竹园污泥焚烧污染物排放特性的试验研究

选取上海竹园污泥,将原始污泥样品分为全干污泥、均匀干化污泥(含水率10%)和干湿混合污泥(含水率20%,干湿污泥质量比例为10∶3)三种样品,分别送入小型流化床焚烧炉中焚烧。试验研究了全干污泥在750℃、850℃、950℃三个工况下的燃烧特性,并研究了均匀干化污泥和干湿混合污泥在850℃工况下的燃烧特性。研究发现,上海竹园污泥在小型流化床焚烧炉中燃烧时,排放的主要常规污染物包括CO、SO2、NOx、HCl等以及二噁英和Cd、Hg、Pb等重金属。不同燃烧温度和含水率对污染物的排放有一定影响,提高燃烧温度,CO、SO2、NOx、HCl等的排放基本呈现出下降趋势,而烟气中Pb的排放随着温度上升而升高,相同燃烧温度下含水率升高能降低二噁英的排放总量,随着含水率的提高飞灰中重金属含量有所降低,而底渣中重金属含量呈上升趋势。     

恒温下准东煤及其混煤燃烧过程中NO释放特性研究

基于恒温热重-燃烧污染物在线监测系统,通过对NO瞬时释放曲线的分析,并结合燃烧反应动力学计算,研究了恒温条件下燃烧环境温度对准东煤燃烧过程中NO释放特性的影响。结果表明：随温度升高,单煤和混煤燃烧过程中NO的释放时间会显著降低,释放速度显著提高;煤种成分的差异会导致NO释放特性的差异,固定碳挥发分的质量分数对NO释放有影响,而灰分的质量分数对NO释放无影响,当高固定碳、高挥发分的煤与低固定碳、低挥发分的煤进行掺混燃烧时,混煤的NO释放量和释放速率会降低。当燃烧过程中掺混北山煤时,混煤NO释放量低,释放速率慢,可以看作是一个较为优良的混煤掺烧方案。     

旋流预混燃烧室燃烧特性及排放特性的数值模拟研究

为了综合考察燃气轮机燃烧室在高稳定性、低排放以及燃料适应性等方面的新要求,基于旋流预混燃烧技术,通过三维数值模拟方法开展了甲烷/空气、丙烷/空气预混燃烧特性及排放特性研究。结果表明：在一定的预混气进气质量流量条件下,当量比增大易引发回火,燃烧温度更高,同时NO_x排放指数增大,增加预混气质量流量,可在一定程度上提高回/熄火极限;当量比固定,增加预混气进气质量流量可避免潜在的回火现象,且NO_x排放指数线性降低;旋流器的旋流数增大能形成强旋流,稳定火焰,降低NO_x排放指数,但过大的旋流强度会引发回火现象;相比于甲烷/空气预混燃烧,丙烷/空气预混燃烧温度偏高,NO_x排放指数较大,但回熄火边界更宽,对应更广阔的稳定燃烧区间。     

掺混比例和喷射定时对二甲醚-乙醇发动机燃烧和排放的影响

在一台电控共轨发动机上,试验研究了乙醇掺混比例和喷射定时对二甲醚-乙醇混合燃料燃烧及排放的影响。结果表明:随乙醇比例的增加,滞燃期延长,燃烧持续期缩短,最大压力升高率上升。随喷射推迟,滞燃期延长,燃烧相位延后,燃烧持续期在纯二甲醚时延长,而在掺混乙醇时则先延长后缩短,最大压力升高率先下降后上升。掺混乙醇和推迟喷射使预混燃烧比例增加。随喷射推迟,混合燃料的排气温度升高,喷射推迟到上止点后,排气温度随乙醇比例的增加而升高,排气温度高,则废气能量高,增压器增压比大,进气流量大,导致缸内压缩压力升高。在上止点前喷射时,掺混乙醇能使HC和CO排放保持在较低范围的同时,一定程度降低NO_x排放,掺混15%的乙醇较纯二甲醚最大降低约11%NO_x排放。随推迟喷射,NO_x排放降低,最大降幅达52%,在过分推迟燃料喷射时,因热效率低,循环喷射量增加,含15%乙醇混合燃料的NO_x排放会高于纯二甲醚。HC和CO排放随喷射推迟而升高,且升高幅度增大。     

油页岩及半焦混合燃烧的燃尽特性

油页岩是一种高灰分、高挥发分、低热值的劣质燃料,不适合通常的燃烧方式,而将其作为循环流化床锅炉燃料是适宜的.采用收缩核模型对油页岩燃烧过程进行理论分析,通过在自行搭建的流化床试验台上对桦句油页岩及半焦混合燃烧燃尽特性进行试验研究.分析了不同床层温度、流化速度、混合比等因素对燃尽规律的影响.结果表明:提高床层温度,增大流化速度和混合比,有助于减少燃尽时间;整个燃烧过程更接近于化学动力控制.     

酒糟在流化床中燃烧特性的试验研究

利用X射线荧光光谱仪、灰熔点仪和热重分析仪等对酒糟的灰成分、灰熔点及着火温度进行了测试,并在小型流化床试验台上进行了酒糟燃烧试验,对不同含水率酒糟的着火特性、烧结特性和NOx排放质量浓度进行了研究.结果表明:酒糟灰中K2O和Na2O的含量很低,只有4.936%;酒糟灰的软化温度较高,高于1 290℃;干燥酒糟的挥发分较高,高于250℃就能够着火燃烧;当石英砂的平均粒径为300μm、流化床内的流化速度大于0.36m/s时,流化状况良好;在900℃下,酒糟在石英砂流化床中燃烧不会出现烧结现象;在不同的燃烧温度下,NOx排放质量浓度均较大,且随着燃烧温度的升高而增大;酒糟可以在石英砂流化床中燃烧,且燃尽效果良好.     

循环流化床燃煤过程汞控制性能的实验研究

在热态循环流化床实验台上进行了不同工况燃煤过程汞控制特性的研究,得出如下结论:循环流化床燃煤过程对燃煤中汞的排放具有一定的控制作用;多煤种混烧在汞的控制方面优于单煤种燃烧;煤中掺入石灰石可以有效地减少汞向大气的排放;燃烧的煤种不同,汞的排放特性也不相同.     

零碳燃料对燃气锅炉燃烧过程调控作用

利用小型化模拟炉膛开展了零碳燃料氢气对燃气锅炉燃烧过程调控作用实验研究,研究了掺氢比对炉膛内部预混火焰宏观形态、炉膛温度均匀性、炉膛污染物排放规律的影响,并总结了CO及NO_x的排放规律。实验结果表明：随着预混当量比增加,纯甲烷火焰长度逐渐缩短;对于20%掺氢火焰,随着预混程度的提高,火焰长度降低明显;不同火焰条件下,炉膛温度只由燃烧功率控制;改变燃烧条件时,处于壁面附近位置的温度变化较为平稳,而靠近火焰处温度变化较大;天然气中掺入氢气,燃烧时可以有效降低未燃CO排放;在相同预混程度下,全局当量比减小导致未燃空气增加,热量被稀释,火焰温度降低,热力型NO_x的生成降低;随着掺氢比的增加,燃烧时火焰温度升高,导致热力型NO_x排放增加。     

Element budgets of forest biomass combustion and ash fertilisation - A Danish case-study

Harvest of forest biomass for energy production may lead to a significant export of nutrients from the forest. Ash spreading and recycling of nutrients from wood chip combustion to the forest has come into focus as a means for counteracting the nutrient export. This study was carried out to examine the retention of various elements in the different ash fractions and utilise the nutrient recovery to evaluate the fertiliser quality of the examined ash. The mass and element flux of wood chips, bottom ash, cyclone fly ash and condensation sludge at Ebeltoft central heating plant was studied over a four day period in spring 2005. On average, 19 ton wood chips (dry weight) were combusted each day. The combustion of the wood chips produced 0.70% ash and sludge (dry weight). The ash and sludge dry matter was distributed as 81% fly ash, 16% bottom and residual grate ash and 3% sludge solid phase. Substantial amounts of nutrients were retained in the fly ash (P, Ca, Mg, Mn and Cu have a recovery higher than 60% and K, S and Fe have a recovery higher than 30%). The recovery of elements in the bottom ash was smaller. The added recovery of the usable fractions of ashes (both fly ash and bottom ash) exceeded 75% for the nutrients P, Ca, Mn and Mg. Both these ash fractions should be considered for fertilisation.     

生物质成型燃料循环流化床燃烧试验研究

在0.15 MW循环流化床试验台上,进行了玉米秸秆和苹果树枝成型燃料燃烧特性以及排放特性的试验研究.试验结果表明,玉米秸秆成型燃料和苹果树枝成型燃料在循环流化床中能够稳定燃烧,燃烧效率达到96.8%;尾气中HCl的排放质量浓度较高,SO2的排放质量浓度随着生物质的硫含量增大而增大;使用选择性炉渣作为床料同时加入黏土作为添加剂的方法,能够有效抑制玉米秸秆成型燃料和苹果树枝成型燃料燃烧过程中床料的黏结,黏土对循环流化床的物料循环流化起到了稳定作用.     

天然气燃料轴向分级预混燃烧特性研究

低NOx排放是燃气轮机燃烧室的重要性能指标,面对燃烧室出口温度不断增加的趋势,新型燃烧技术探索应用成为必然。燃料轴向分级(Axial Fuel Staging,AFS)燃烧作为一项可行技术方案已在各燃机厂商的最先进燃气轮机燃烧室上获得应用,其主要通过降低高温烟气有效停留时间和低氧浓度燃烧来实现低NOx排放。基于Chemkin平台建立轴向分级预混燃烧室化学网络模型,针对1 973 K燃烧室,研究二级负荷比例、当量比和停留时间对NOx/CO排放的影响规律,对比分析主燃区高温烟气与二级未燃预混气掺混特征的影响,获得AFS燃烧的污染物排放特性和关键影响因素。同时,在贫预混燃烧器上,设计二级喷射段,实验研究二级火焰结构、污染物排放等燃烧特性。结果表明,相比于常规贫预混燃烧,AFS燃烧在高温区体现出很好的低NOx优势,且能拓宽低NOx工况范围,其中主燃区温度、二级当量比和停留时间匹配特征、主燃区高温烟气与二级预混气掺混性能等是关键。