掺混比对半焦与烟煤混合燃烧及NO_x排放特性影响的试验研究

在350 kW中试煤粉锅炉上研究了热解半焦掺混比对神华烟煤与神木半焦混合燃烧时着火特性、燃尽特性以及NO_x排放特性的影响,测量了不同轴向位置处炉膛温度以及O_2体积分数、CO体积分数和NO_x质量浓度等参数。结果表明:随着掺混比的增大,着火性能变差,着火距离增加且着火温度升高,主燃烧区出口NO_x质量浓度逐渐增大;采用EGA气体释放法分析燃料着火点时,CO释放法对掺混比为60%和100%的燃料适合,NO_x释放法在分析高挥发分烟煤的着火时效果更好;纯半焦燃烧时燃尽率最低,掺混高挥发分烟煤对整体燃尽有较大改善。     

低氧稀释条件下不同煤种着火燃烧特性实验研究

在平面火焰煤粉燃烧实验系统上研究了O2/CO2气氛中不同热协流温度(1473～1873 K)和氧气体积分数(5％～20％)下神木西烟煤、长平贫煤和济源无烟煤煤粉的着火和燃烧特性.采用光纤光谱仪和CMOS相机分别获取了煤粉燃烧的火焰辐射光谱和火焰图像,比较了不同燃烧条件下不同煤种的煤粉着火距离、颗粒温度和颗粒温度波动系数...     

富氧气氛煤粉气流着火特性的实验研究

在沉降炉上,研究了神木煤和褐煤在不同煤粉浓度和不同氧气浓度下着火特性的变化.存在一个使着火温度最低的煤粉浓度.煤粉气流的着火温度随着氧气浓度的升高而降低.神木煤当煤粉浓度在氧气浓度为40%、煤粉浓度为0.57 kg/kg时,着火温度为428℃,神木煤在此时足以替代油作为电站锅炉点火启动和低负荷稳燃的燃料.着火前期物CH4、CO随着氧气浓度的升高,峰值上移,也就意味着着火点向上移动,当氧气浓度大于60%时,煤粉表面有烧结现象使着火点下移.富氧条件下煤粉燃烧时易烧结.     

煤粉热解特性对其富氧气氛下着火机理的影响

利用非等温热重分析法对两种烟煤的热解特性及富氧下的燃烧特性进行研究.实验结果表明,煤粉中低温下的热解行为对其富氧气氛下的着火机理有明显影响.挥发分初析温度低、热解特性指数D大的煤,随着氧体积分数的增加,着火方式逐渐由非均相转变为均相.而挥发分初析温度高、D较小的煤,着火方式则无明显变化.热解活性高的煤,在着火机理转变后,着火温度显著降低,但燃尽温度基本不受影响.氧体积分数提高后两种煤粉的燃烧特性指数S都有所增大,但相同氧体积分数下不同煤种之间的S相差不多,说明着火机理的改变对S无明显影响.     

基于O2/CO2气氛的煤粉燃烧性能研究

采用热重分析法研究富氧燃烧(O_2/CO_2)气氛、O_2体积分数和煤粉活性对褐煤、烟煤、无烟煤3种煤粉燃烧性能的影响,并进行分温度区间的燃烧反应动力学分析。结果表明:褐煤和无烟煤发生非均相着火,烟煤发生均相-非均相着火;相比空气气氛,O_2体积分数相同的O_2/CO_2气氛下煤粉的着火温度和燃尽温度升高,燃尽时间延长;在O_2/CO_2气氛下,当O_2体积分数增大时,煤粉着火温度和燃尽温度降低,燃尽时间缩短;相同气氛下,煤粉活性显著影响其着火和燃尽;根据综合燃烧特性指数判断,增大O_2体积分数显著改善了煤粉的燃尽特性;在低温区,煤粉燃烧属于0.3级反应,在高温区则为1～2.5级反应。     

一次氧化剂O_2体积分数对富氧燃烧煤粉着火距离影响的数值模拟

对40kW同轴射流富氧煤粉燃烧试验系统进行数值模拟,研究了在总体O2体积分数和氧化剂过量系数一定的条件下,不同一次氧化剂O2体积分数对同轴射流富氧燃烧煤粉着火距离的影响,分析了低一次氧化剂O2体积分数下富氧燃烧煤粉着火及火焰稳定性.结果表明:在总体O2体积分数为40%和氧化剂过量系数为1.15的条件下,当一次氧化剂O2体积分数为20.9%时,着火距离较小,为附着火焰;当一次氧化剂O2体积分数减小至14.6%、10.0%和5.5%时,着火距离明显增大,着火延迟,为分离火焰;适当提高二次氧化剂预热温度有利于低一次氧化剂O2体积分数下富氧燃烧的煤粉着火及火焰稳定.     

煤粉再燃过程中主要气体体积分数的变化规律

在一维炉上对煤粉再燃过程中烟气内主要气体体积分数随再燃区初始氧体积分数的变化规律进行了研究.再燃温度为1 273 K时,脱硝效率及H2、CO体积分数曲线随再燃区氧体积分数升高均呈不规则"M"型.脱硝效率与H2体积分数出现峰值时的氧体积分数一致,CO体积分数峰值处的氧体积分数高一些.脱硝效率及H2、CO体积分数的第一次下降是由气相着火引起的.氧体积分数进一步上升时,煤焦被气相燃烧热引燃,颗粒温度的大幅跃升促使异相脱硝反应增强,脱硝效率及H2、CO、CH4体积分数再次上升.氧体积分数更高时煤焦燃烧开始受扩散控制,火焰自焦表面外移,颗粒升温趋缓,能够到达焦表面的氧气减少,必须有氧参与的异相还原反应减弱,脱硝效率再次下降.再燃温度更高时,脱硝效率及H2、CO体积分数的变化趋势与1 273 K时基本类似,但稍平缓.     

一次氧化剂O2体积分数对富氧燃烧煤粉着火距离影响的数值模拟

对40 kW同轴射流富氧煤粉燃烧试验系统进行数值模拟,研究了在总体O2体积分数和氧化剂过量系数一定的条件下,不同一次氧化剂O2体积分数对同轴射流富氧燃烧煤粉着火距离的影响,分析了低一次氧化剂O2体积分数下富氧燃烧煤粉着火及火焰稳定性.结果表明:在总体O2体积分数为40％和氧化剂过量系数为1.15的条件下,当一次氧化剂O2体积分数为20.9％时,着火距离较小,为附着火焰;当一次氧化剂O2体积分数减小至14.6％、10.0％和5.5％时,着火距离明显增大,着火延迟,为分离火焰;适当提高二次氧化剂预热温度有利于低一次氧化剂O2体积分数下富氧燃烧的煤粉着火及火焰稳定.     

高温还原区喷氨脱硝试验研究

建立了高温喷氨脱硝机理模型,研究了反应温度、氧体积分数、氨氮物质的量比和停留时间等参数对脱硝效率的影响,并在一维煤粉炉上开展了试验。结果表明:高温喷氨脱硝反应的温度窗口为1 200～1 600℃,氧体积分数应小于1%,氨氮物质的量比的范围为1.0～1.3,停留时间应大于0.4 s,CO体积分数对脱硝效率没有影响;燃用烟煤时,高温喷氨脱硝效率可达48%。     

高温低氧气氛下煤粉燃烧特性

利用自制恒温热重实验系统,研究了模拟炉膛烟气环境(即高温低氧气氛)下煤粉的燃烧特性.结果表明:煤粉突然置于高温环境中,失重曲线存在一个转折,随着煤化程度降低,这一现象更加明显;煤粉在1 500℃下燃烧剧烈,900℃下的燃尽时间约为1 500℃下的6倍,1 300℃以上时温度对燃烧反应初期的燃烧特性影响较小;1 300℃相对于800℃,氧气体积分数升高幅度相同时燃烧失重速率增大幅度减小;当水蒸气体积分数达到10%时,其对燃烧反应初期挥发分析出燃烧的促进作用较为明显;当气氛中CO2体积分数升高到15%后,继续升高CO2体积分数,燃烧失重速率减小.     

驻涡煤粉燃烧器的实验研究

本文实验研究了驻涡煤粉燃烧器的气流结构及燃烧机理。在ＢＤ（ＢａｒｃｈａｎＤｕｎｅ）型旋涡发生器的特殊作用下,燃烧器出口处形成了一个利于煤粉着火和燃烧的高温热核和高浓度煤粉区域,从而使煤粉着火迅速,燃烧稳定。实际应用证明,驻涡煤粉燃烧器在节省锅炉点火及助燃用油,提高锅炉的低负荷稳燃能力等方面,具有显著作用。     

新型点火技术在节约燃油方面的试验研究

对一种新型感应式煤粉锅炉无油直接点火燃烧器进行了试验研究。介绍了试验装置;冷态试验揭示了环流风遏制点火室内壁结焦的机理,并由热态试验得到证实;试验表明该无油直接点火燃烧器有稳定的工作性能;分析了磁场对着火过程的影响。     

煤粉气流在交变电磁场作用下着火过程的行为特征

试验研究了一种在感应加热情况下，煤粉气流着火的行为特征，研究表明，在强交变磁场的作用下，煤粉气流着火过程呈现出特殊的表现：一方面，整个点火室的大部分区域处于较低的温度场；另一方面，煤粉气流在点火室出口附近骤然燃烧，并形成稳定的燃烧火炬，很低的激发热源输入功率可以将煤粉气流着火，探讨了导致这个特殊行为特征的机理。     

煤粉射流吸热着火稳燃机理及新型稳燃技术的探讨

详细地介绍煤粉射流在炉膛内着火的机理，全面地分析了对流换热和辐射换热对不同粒径煤粉颗粒的加热作用，对传统的煤粉着火作了评论和分析，同时分析了其它影响火焰稳定的因素。分析了直流煤粉燃烧器和旋流燃烧器稳燃机理，着重指出了这两类燃烧器各自的优缺点。在综合了直流和旋流煤粉燃烧器优点的基础上，提出了一种多功能、可调节、自适应外旋流、内直流煤粉主燃烧器，初步讨论了其应用的可能性。     

煤粉气流强迫点火特性试验研究

在一座小型煤粉燃烧试验台上,对不同条件下,两种煤粉气流的强迫点火特性进行了试验研究。结果表明,用火炬引燃煤粉气流,存在一个对应于最低煤粉浓度的最佳点燃速度;煤粉气流的着火界限主要受初始温度、点火源温度、煤种和煤粉细度的影响;提高煤粉气流的初始温度、点火源温度和煤粉细度均可使着火范围变宽,挥发份含量高的煤种点火容易。在相同条件下,直流煤粉气流比旋转煤粉气流容易点燃。     

运行参数对锅炉煤粉着火燃烧和飞灰含碳量影响的数值研究

为了达到锅炉的优化运行以保证煤粉气流及时着火和充分燃尽，采用IPSA两相流动模型和煤粉燃烧综合模型，在不同的一次风率和煤粉细度的工况下，对1台350MW锅炉煤粉燃烧过程进行了数值模拟，得出了炉内燃烧器区域以及出口处烟气温度场和燃烧产物的组分浓度分布。分析了一次风率和煤粉细度对煤粉着火燃烧和飞灰含碳量的影响规律，并确定了优化的运行参数。结果表明：一次风率对煤粉气流的着火影响较大，而对出口处烟气温度、氧量以及飞灰含碳量影响较小。煤粉细度对煤粉气流的着火、燃烧以及燃尽均有较大影响。图8表2参9     

煤粉高温富氧无油点火实验和数值模拟研究

提出了利用高温氧气与高浓度煤粉气流直接混合来实现煤粉气流点火的无油点火方式,采用煤粉高温氧气无油点火实验装置对煤粉气流的高温氧气无油点火过程进行了研究,利用数值模拟方法对该点火装置的流场特性进行了分析.结果表明：当氧气加热温度超过750℃后,设计工况条件下利用高温氧气可以顺利安全地实现煤粉气流的点火;提高一次风温度、增大一次风煤粉浓度及高温氧气风量或减小一次风速度有利于煤粉气流的着火和燃烧;煤粉气流在点火装置中心管喷口正前方首先开始着火,流场平均温度可达2 000 K以上,最高温度超过3 000 K,温度最高的区域位于中心管轴线的两侧.     

Numerical investigation of influence of homogeneous/heterogeneous ignition/combustion mechanisms on ignition point position during pulverized coal combustion in oxygen enriched and recycled flue gases atmosphere

It is expected that pulverized coal combustion will continue to play a major role in electricity generation for the foreseeable future. Oxy-fuel coal combustion is actively being investigated, as alternative to conventional pulverized-coal combustion, due to its potential to easier carbon dioxide sequestration. This paper presents experimental and numerical analysis of ignition phenomena in oxy-fuel conditions. A modification of standard sequential coal combustion model is proposed. The new model is developed following the criteria for the particle ignition mechanism as the function of surrounding conditions. The implemented model was validated based on ignition point position obtained from the drop tube facility experiments in various O₂-N₂ and O₂-CO₂ conditions. The obtained numerical results showed a much better agreement with the experimental results when compared with the simulations performed with the default FLUENT sub-models for coal particle ignition/combustion, thus enabling a quantitative determination of pulverized coal flame ignition point position using numerical analysis.     

水平浓淡煤粉燃烧器的研究

文中对四角布置的水平浓淡煤粉燃烧器进行了试验研究和理论分析,并与ＷＲ燃烧器进行了对比性研究。结果表明：水平浓淡燃烧器比ＷＲ燃烧器的着火提前、着火稳定性的调节范围更宽广。同时,深入分析了浓淡煤粉燃烧器稳定着火的机理,对最佳煤粉浓度进行了定量分析、计算结果与本试验数据的偏差为１７．４％。