采用热天平研究煤粉燃烧特性时的一维燃烧模型

采用热天平研究了试样量对煤粉燃烧特性试验结果的影响，将坩锅中具有一定厚度的试样的燃烧简化成一维燃烧，推导了试样层中氧浓度的分布计算，在此基础上提出了一维燃烧模型。模型的计算结果和试验结果吻合较好，为分析比较试样厚度变化时的煤粉燃烧特性试验结果提供了依据。图8表1参3     

不同热天平煤粉燃烧特性试验差异的原因的分析

从热天平结构及试验条件等影响因素出发，分析了不同热天平煤粉燃烧特性试验结果间产生差异的原因，提出了改善不同热天平煤粉燃烧特性 试验结果间可比性的建议。     

不同热天平煤粉燃烧特性试验差异的原因分析

从热天平结构及试验条件等影响因素出发 ,分析了不同热天平煤粉燃烧特性试验结果间产生差异的原因 ,提出了改善不同热天平煤粉燃烧特性试验结果间可比性的建议     

采用热天平研究煤粉燃烧特性时氧通量的计算

采用以热天平研究煤粉燃烧特性时通过坩埚出口截面氧通量的计算方法,对织金煤焦燃烧特性曲线的分析计算,得试样燃烧所需氧气以扩散传方式经坩埚出口截面传递到试样层表面,并对该计算方法进行了分析。     

陕西主要动力煤种燃烧特性的热天平研究

为了研究分析陕西主要煤种的燃烧特性,采用德国NETZSCH STA-409PC型热重分析仪分析了样品质量、升温速率、粒径对煤粉燃烧特性的影响。实验结果表明,随着粒径的减小,神木烟煤的燃烧性能先增强后变弱,粒径75～90μm左右燃烧特性最好。升温速率、样品质量对煤粉的燃烧特性也有影响。随着升温速率的提高,煤粉的着火温度升高,最大失重速率增大,最大失重速率对应的温度升高;随着质量的增加,煤粉的着火温度略有降低,燃尽温度却逐渐增大,最大失重速率明显增大,放热效应的最大温度点逐渐增大,并且煤粉挥发分燃烧低温放热与固定碳燃烧高温放热有一定的分期。     

煤粉燃烧反应动力学参数的试验研究

采用热天平,在２０℃／ｍｉｎ的升温速度下,对１２种煤的燃烧反应动力参数进行了试验研究,得到表面反应违率系数ＩｎＫｓ与１／Ｔ间的关系曲线呈三段线性分布,其分界点温度与由燃烧特性曲线所得到的着火温度及最大燃烧速率对应的温度相一致。此外,通过计算得到了活化能与Ｅ与煤的组成成分间的变化规律及Ｅ和频率因子Ｋ两者的关系曲线。图１０表１参３     

煤粉燃烧产物的辐射特性

以Ｅｄｗａｒｄｓ指数宽谱带模型为基冷比较了几种常见的二氧化碳、水蒸汽混合物的吸收系数计算公式。在粒子为光滑、均质假设的基础上，利用Ｌｏｒｅｎｔｚ－Ｍｉｅ理论计算了煤粉粒子、焦炭粒子及碳黑粒子的辐射特怀。经比较，发现国产动力煤煤粉料屯煤灰粒子的辐射特性与原茵联的差别很大。针对国产动力煤，给出了适用于炉内过程数值计算使用的煤粉燃烧产物辐射特性的计算方法。     

混煤燃烧特性的热重试验研究

对不同配比下由烟煤、无烟煤和褐煤掺混得到的混煤的燃烧性能进行了热天平试验研究，对不同配比下混煤的活化能进行了计算，并根据活化能与着火温度随掺混比的变化规律对混煤的着火特性进行了探讨;此外根据不同掺混比下煤样的试验数据，从阿累尼乌斯定律出发，提出了表征煤在着火后燃烧速度和燃烧稳定性指数HF，对不同配比下煤的HF进行了计算，并据此对混煤的稳燃及燃尽性能进行了研究。图11表2参5     

煤粉细度对燃烧特性影响的实验研究

对冷水江和斗笠山两种煤粉,采用热天平进行了热重分析实验,分析了煤粉样在不同细度下的着火特性、燃烧特性、燃尽性能及动力学参数,给出了反映煤粉燃尽性能的综合判别指数Hj并进行了对比.结果表明:在相同的升温速度下,随着煤粉粒径的减小,挥发分析出量及DTG峰值增大,出现最大燃烧速率的时间提前;煤粉粒径减小,活化能降低,着火温度降低,着火提前,煤粉的燃烧特性也随之变好.     

针对煤粉恒温燃烧NO释放特性的多模型耦合预测方法研究

为了研究煤粉燃烧过程中挥发分释放与焦炭燃烧之间存在竞争/协同关系,基于煤粉颗粒物理模型,结合能量守恒与质量守恒方程,在利用随机孔模型处理煤粉燃烧的同时,采用化学反应模型计算挥发分释放与焦炭燃烧过程,联立NO生成与还原模型,并考虑各模型之间的相互耦合作用,建立一个集成多种模型优势的煤粉恒温燃烧数值模型,实现煤粉恒温燃烧过程中NO生成特性的准确预测。结果表明:计算结果与实验结果误差较小,拟合R~2接近于1,相同自由度下,计算F值小于查表F值;多模型耦合预测方法能够有效、准确地预测煤粉恒温燃烧过程中NO的释放特性,且泛化能力强。     

旋流煤粉燃烧NO生成的AUSM湍流反应模型

针对煤粉燃烧NO生成提出一种湍流反应统一二阶矩代数(AUSM)模型．用纯双流体模型，包括κ—ε—κp两相湍流模型、EBU—Arrhenius燃烧模型、六热流辐射模型、NO生成湍流反应的AUSM模型和原有二阶矩代数模型，对旋流煤粉燃烧器内相流动、煤粉燃烧和NO生成进行了数值模拟．两相流动的模拟结果和PDPA实验结果符合较好。热态模拟结果和文献中的实验结果的对照指出，AUSM模型的模拟结果比ASM模型的模拟结果更合理．ASM模型由于采用温度指数函数的级数展开近似，舍去了并非小量级的高阶项，低估了NO生成率．这和文献中用ASM模型模拟甲烷—空气燃烧低估了NO生成率的趋势是一致的。     

天然气炭黑燃烧特性的热天平研究

利用热重分析天平对天然气扩散火炬中直接取样得到的炭黑的燃烧性能进行了研究,并选用了蜡烛炭黑、4种商业炭黑以及一种无烟煤焦炭作为对比。基于试验结果确定了燃烧动力学特性参数,并分析了它的燃烧特性。天然气扩散火焰中生成的炭黑具有着火相对容易、着火温度较低（与煤焦或挥发份较低的煤比）、前期燃烧较弱、后期燃烧较缓慢、燃尽时间较长等燃烧特性。这些结果为利用天然气燃烧过程的炭黑生成强化火焰辐射特性并进行有效控制提供了依据。     

不同粒度煤粉的表面结构与燃烧特性研究

制备了4种不同粒度的平三煤和大友煤煤粉,分别采用低温饱和氮气吸附的方法和热天平研究了煤粉的表面结构特性和煤粉的燃烧特性。实验结果表明:随着煤粉粒度的减小,煤粉的孔隙结构发生变化,比表面积和孔容积均增大,表面结构复杂,致使分形维数增大,有利于煤粉颗粒的燃烧,因此,平三煤的着火温度降低了14℃,表观活化能均降低了12.3kJ/mol,燃尽率提高了9.81%,大友煤的燃烧特性变化规律相似。此外,煤粉颗粒的分形维数还能在一定程度上表述煤粉的燃烧特性,因此,分形维数可为煤粉燃烧特性的评价提供一种新的途径。     

内燃机准维燃烧模型的研究动态

回顾了内燃机准维燃烧模型的研究动态,着重分析了各种准维燃烧模型的特点,提出了发展准维燃烧模型的关键问题和今后的发展方向。     

超临界煤粉炉燃烧特性的大涡模拟研究

计算流体力学(CFD)在锅炉的研究与开发中有着广泛应用．近年来,大涡模拟(LES)对煤粉射流火焰的模拟得到不断改进和验证,是一种潜力巨大的模拟手段．本文采用LES方法模拟660 MW超超临界二次再热锅炉的炉内过程,研究了煤粉在炉内的扩散及燃烧特性．通过与雷诺时均法(RANS)对比,分析了LES方法模拟大尺度空间气固流动及反应过程中的特点．结果表明,湍流脉动对颗粒扩散行为具有重要影响,采用LES方法能够提供湍流信息在时间尺度上的发展特征,因而显著提升了对流场特征、燃料颗粒扩散以及煤粉着火等关键过程的预测精度,有助于加深对炉内燃烧过程的理解．     

煤粉燃烧时NOx析出规律的试验研究

在一维沉降炉上系统地考察了煤粉燃烧时NOx的沿程排放特性及其影响因素.试验表明,NOx的生成与炉温、煤粉粒度、煤种、过量空气系数等因素密切相关;在其它条件相同的情况下,NOx的生成浓度随过量空气系数的增大而增大;随着温度的升高略有增大;挥发分含量、氮含量高的煤种NOx的生成也相对较多;煤粉燃烧存在一个临界粒径(dc).当d＞dc时,其NOx浓度随粒径的增大而减小;当d＜dc时,其NOx浓度随粒径的减小而减小.(通过对NOx生成规律的分析研究,对今后低NOx燃烧技术的改进具有一定的指导意义.)     

混煤热天平燃烧模型研究

在混煤中,各组分煤在燃烧过程中将保持各自的燃烧特性基础上建立了混煤热天平燃烧模型,该与试验结果符合较好。     

煤粉粒燃烧模糊孔模型

本文利用压汞仪研究了８种原煤及其不同燃尽度的焦样中的孔隙结构,发现大孔的孔容积构成了煤的孔容积的绝大部分,小孔的孔面积构成了煤的孔面积的绝大部分。基于试验结果和理论推导,作者提出了一种新的孔结构模型──模糊孔模型。模糊大孔和模糊小孔分别控制孔内的传质和化学燃烧过程。文中给出了煤粒燃烧过程的控制方程,并对单颗煤粒内部的燃烧过程进行了数值求解,研究了孔隙率、比表面积,颗粒尺寸等结构参数对煤焦反应性的影响,而且与Ｓｍｉｔｈ的试验结果进行了比较。     

超细煤粉燃烧氮氧化物释放特性的研究

通过试验和数值模拟，对超细煤粉在一维热态煤粉炉内燃烧时煤粉粒度、炉膛温度、过量空气系数、煤种等因素对NOx释放特性的影响规律进行了研究。研究结果表明：超细煤粉NOx的排放浓度低于常规粒度煤粉；NOx的排放浓度，随过量空气系数的增加而明显增加；煤种不同，NOx释放规律不同，煤粉超细化后，龙口褐煤的排放量明显减少，晋城无烟煤则变化不大；NOx的排放浓度随温度的升高而升高，但温度升高到一定值后，NOx的排放浓度却呈现下降趋势。以超细煤粉作为再燃燃料，NOx的还原率将比常规粒度煤粉再燃有所提高，褐煤作为再燃燃料时，效果更明显。模拟计算与试验结果较为吻合。图6表2参2     

微富氧条件下煤粉燃烧及NO生成特性的研究

利用热重分析技术对微富氧条件下煤粉的燃烧特性进行了研究,并与富氧条件下煤粉的燃烧特性进行了对比,利用固定床测定了燃煤NO的生成规律,分析了反应气氛和煤种的影响．结果表明：随着氧体积分数增加,微富氧条件下煤粉的燃烧向低温区移动,综合燃烧特性指数S逐渐增大;在相同的氧体积分数下,由于N2和CO2的物性差异,煤粉的微富氧燃烧特性优于富氧燃烧特性,但当氧体积分数升高到40％时,两种气氛的燃烧特性差别不大;反应气氛和煤种均对燃料氮的转化率影响显著;氧体积分数升高或N2的参与会使反应温度上升,影响燃料氮的转化率;煤的挥发分和元素氮的质量分数也会影响燃料氮的转化率．