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。     

微细化煤粉再燃还原NO的反应动力学机制

1前言采用煤粉再燃技术是控制燃煤电站NOx排放的有效方法之一。这种方法技术简单、易行,初投资和运行费用比烟气净化技术低得多。虽然这种技术降低NOx的效果要比烟气脱硝技术低一些,但对新设计的、燃烧烟煤的煤粉锅炉仅通过采用煤粉再燃技术措施,即可使NOx的排放浓度比未采取任     

煤粉燃烧火焰区域中碳烟的结构与行为

在25 kW的一维下行炉的煤粉燃烧火焰区域,通过两级稀释水冷等速取样系统和荷电低压撞击器(ELPI)颗粒分级系统收集碳烟颗粒,利用高分辨透射电镜(HRTEM)获取超细颗粒物中碳烟的纳米结构图像,通过纳米结构图像分析研究碳烟在火焰区域内的各种行为.结果表明,在火焰区域中形成的碳烟因其行为不同而呈现出多样化的纳米结构,包括同心圆洋葱状、胶囊状、碳纤维微晶状和碳包覆的金属氧化物等,这些纳米结构客观反映了碳烟在火焰区域内较高梯度的含氧条件和高温环境下,存在着复杂的反应机理,包括碳烟基本粒子的形成、粒子间的碰撞聚并、在碳烟形成演变过程中所发生的石墨化作用和氧化反应、以及碳烟和随同煤粉挥发分析出的有机键连接金属元素间的相互作用.     

基于改进的详细碳烟模型的柴油燃烧碳烟颗粒物的生成特性

采用改进的详细碳烟模型,耦合了由正庚烷和甲苯组成的混合燃料的简化反应机理.在碳烟模型中,考虑了反应中生成的乙炔类异构体和多环芳香烃前驱物对碳烟颗粒成长过程的影响作用,分别以可视化发动机和单缸柴油机台架试验的结果,对详细碳烟模型预测柴油机碳炯生成和氧化过程的准确性和有效性进行了验证.结果表明,模拟得到的缸内压力、放热率曲线以及着火时刻和试验结果吻合较好,得到的碳烟浓度瞬态二维分布与采用双色法得到的试验结果较为接近,碳烟排放量的模拟值与试验值的变化趋势基本一致,因而本文的详细碳烟模型可较好地预测不同工况条件下柴油机碳烟颗粒排放的变化趋势.同时,采用提出的详细碳烟模型对柴油机内碳烟颗粒数密度和平均尺寸进行数值模拟,研究其在柴油机缸内的变化情况,结果表明,碳烟颗粒的直径在预混燃烧期和急燃期急剧增加,在缓燃期以及燃烧后期收敛于某一稳定值.     

煤粉再燃过程中NO均相与异相还原反应相对贡献的研究

利用固定床反应器分析各种因素对煤粉再燃NO还原过程均相与异相反应相对贡献的影响.在1 000℃和1 100℃下,利用模拟烟气对不同煤种的挥发分、煤焦、煤粉的再燃反应进行分析.结果表明:长广煤均相还原反应的贡献大于异相反应,但对于兖州煤和合山煤,异相还原反应的贡献大于均相反应,神木煤两者贡献相当.分析认为:除煤粉挥发分含量、焦的比表面积之外,煤灰中金属氧化物的含量,尤其是CaO的含量,是决定NO异相还原反应贡献大小的主要因素;而反应温度的升高,使NO均相和异相还原效率均提高,但并未改变异相和均相反应贡献的大小.     

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。     

停留时间对微细煤粉再燃还原NO效率的影响

以 4种细度的混煤 (烟煤与褐煤 )微细煤粉作为再燃燃料 ,用N2 、O2 、CO2 和NO配制模拟烟气 ,在 13 0 0℃立式管式携带炉中 ,对停留时间与再燃还原NO效率的关系进行了实验研究 ,分析了停留时间对再燃还原NO效率的影响机制 .在前 0 .8s内随停留时间的增加 ,NO还原率增加幅度较大 ,当停留时间继续增加时 ,NO还原效率增加幅度较小 .使用较细的煤粉可以适当缩短煤粉在再燃区的停留时间 .但是 ,如果低于 0 .6s ,NO的还原效率会大幅度下降 ,煤粉燃尽率也会降低 .这是因为煤粉的热解、挥发分的释放、NO的还原以及煤粉的燃烧需要一定的反应时间 .为使这些反应得以充分进行 ,0 .8s的停留时间是必需的     

煤粉再燃过程对煤焦异相还原NO的影响

利用高温携带流反应装置,研究了煤种(包括褐煤、烟煤和贫煤)、再燃区内反应温度、煤粉粒径、一次燃烧区空气过量系数SR1和再燃区空气过量系数SR2对煤焦异相还原NO作用的影响,探讨了煤焦异相还原NO的机理.结果表明:随着SR2和煤粉粒径的减小以及再燃区反应温度的提高,煤粉NO还原效率增加;在相同的SR2下,随着煤中挥发分含量的提高,煤粉粒径的增加和再燃区反应温度的降低,煤焦异相还原NO贡献上升;对于相同再燃燃料份额:SR1=1.0和SR1=1.2时煤焦异相还原NO的贡献均大于SR1=1.1时的异相还原NO的贡献.     

碳基固体燃料燃烧反应动力学模型研究进展

碳基固体燃料是中国最主要的能量来源,燃烧是碳基固体燃料能量转换的重要途径,焦炭燃烧在碳基固体燃料燃烧中占主导地位,因此,焦炭燃烧反应动力学模型的研究对于认识燃烧现象、提高燃效效率、控制燃烧特性、清洁燃烧非常重要.在对碳基固体燃料燃烧过程进行阐述的基础上,综述了国内外碳基固体燃料燃烧反应动力学模型的研究进展.     

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。     

煤粉再燃过程中NO异相还原机理的重要性

用两种褐煤的一种烟煤及其煤焦作为再燃燃料，实验研究了再燃环境下NO的还原。通过比较煤粉和煤焦对NO还原过程的不同，分析了异相机理对NO还原的重要性。结果表明，褐煤及其煤焦是有效的再燃燃料。褐煤作为再燃燃料时，煤焦的异相还原机理对NO还原起重要作用。煤中的金属氧化物对NO还原具有催化作用。     

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     

适用于柴油HCCI燃烧的碳烟半经验模型研究

将改进的碳烟半经验模型和简化正庚烷的化学反应机理纳入KIVA-3V程序中,以描述柴油燃烧过程中碳烟的生成和氧化历程。通过以正庚烷为燃料的激波管试验验证发现,在较宽的温度和压力范围内,该碳烟半经验模型可以相对准确地预测碳烟的生成率、颗粒直径和数密度。在定容燃烧器中典型的传统柴油机的扩散燃烧和接近于均质压燃(HCCI)发动机的预混燃烧状况下,应用此碳烟模型进一步研究了喷孔直径和喷射压力对碳烟排放的影响。结果发现模型预测得到的碳烟体积分数分布与试验吻合得较好,同时显示当控制局部当量比小于2.0时可以避免碳烟的生成。     

炭黑与NO还原反应的研究综述

1引言利用含碳材料(活性炭、煤焦、石墨等)去除燃烧系统产生的NO是一种有效的方法,越来越受到人们的重视。例如,近年来一些研究者对煤焦还原去除NO的机理进行了大量的研究,这为开发有效煤粉再燃技术提供了保证。炭黑也是一种在燃烧过程中生成的典型含碳颗粒,利用它来去除NO是很     

煤粉燃烧中焦炭燃烧模型的比较与分析

对已有的焦炭燃烧模型进行归纳总结,对常用的简化处理如单膜/双膜模型、忽略斯蒂芬流、忽略气化反应等带来的计算偏差进行了细致的分析比较.结果表明,与双膜模型相比,单膜模型的计算精度高;忽略斯蒂芬流会造成表面温度、燃烧速率的计算偏差,但可以通过对传质系数KD的简单修正进行改进;焦炭与CO2和H2O的气化反应不能忽略,否则会使得表面温度的计算明显偏高,而燃烧速率偏低,且偏差在富氧燃烧条件下更为明显.     

炉内煤粉燃烧一维数学模型及其仿真

为了准确计算炉内煤粉的燃尽率,从研究煤粉粒子的燃烧机理入手,以炉膛内最复杂的燃烧器区域的煤粉燃烧过程为研究对象,通过合理简化煤粉中挥发分和焦炭的燃烧过程,建立了炉内煤粉燃烧沿高度方向上的一维宏观模型,在模型中考虑了煤粉燃烧过程中氧含量的变化,以单个煤粉颗粒燃烧的等密度模型为基础,通过多种煤粉粒径的燃烧过程反映煤粉燃烧的整体过程,推导出计算炉内煤粉燃尽率的显示公式,满足了实时仿真计算的要求。计算结果与实测数据和现有的文献相符,并对结果进行了分析。     

煤粉再燃中煤焦异相还原NO机理的量化研究

采用armchair结构的焦炭模型,对焦炭异相还原NO的机理进行了分子水平上的模拟研究.在B3LYP/3-21G*计算水平上优化得到各反应路径上的反应物、产物、中间体和过渡态的几何构型.在B3LYP/6-31G(d)水平上计算优化所得结构的单点能.计算得到两个不同的反应路径,分别对应已提出的两个异相还原反应机理.NO分...     

柴油车碳烟的燃烧特性及动力学研究

利用TGA和TPO对碳烟进行燃烧特性和动力学分析.研究表明,碳烟氧化过程主要发生了失水干燥、可溶性有机成分(SOF)氧化和固体碳氧化的变化.碳烟中水的质量分数约为3%,SOF质量分数约为40%,固体碳质餐分数约为25%,金属灰分质馈分数约为4%,堇青石材料和铁锈质量分数约为16%,硫化物等其他成分质量分数约为2%.随着升温速率的增加,TGA各曲线向高温区移动,对应的最大峰值温度升高,热滞后现象加重.通过Redhead法对TGA和TPO数据进行动力学分析,得出碳烟的活化能为160～170 kJ/mol.     

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．     

煤粉射流火焰中碳烟浓度分布的LII测量

基于Hencken型平面携带流反应器,使用激光诱导白炽光法(LII)测量煤粉火焰的碳烟浓度,并研究了激光能量密度F对测量的影响及火焰中碳烟的分布.研究发现,在F≤0.15,J/cm2时,煤颗粒信号相对较弱,碳烟信号占主导;在F0.15,J/cm2时,煤颗粒信号干扰较强.F=0.05~0.08,J/cm2是最优能量密度范围.对本携带流实验系统,碳烟颗粒在距离出口80,mm处出现,且集中于中心中线4,mm范围内,碳烟浓度随着高度的增加先增加后降低,并在120,mm达到峰值.