生物质混燃特性的数值模拟与实验研究

为探究生物质混燃特性，以圆筒形燃烧室的锅炉为例进行数值模拟与实验研究。选取玉米秸秆、棉秆、木屑和稻秆4种生物质作为混燃燃料，利用FLUENT软件分别对4种单一生物质在燃烧室中心截面上的温度分布进行数值模拟，并根据模拟结果进一步将燃烧室中心截面温度最高的玉米秸秆和最低温度的稻秆混合燃烧模拟和实验研究，来研究不同质量掺混比、一次风速和一次风温对生物质混燃的影响。研究结果表明：4种生物质分别燃烧时，燃烧室中心截面上最高温度的排序依次为：玉米秸秆>棉秆>木屑>稻秆，玉米秸秆的最高温度相比另外3种生物质高100 K以上，玉米秸秆与稻秆的最佳质量掺混比为7:3,最佳一次风速、一次风温分别为48 m/s、1 300 K,且在最佳混燃参数下，生物质混燃提高了生物质单燃的燃烧特性，有效地解决了生物质单燃时热值较低的问题；并通过混燃实验研究了玉米秸秆与稻秆在最佳混燃参数下的燃烧特性，验证了其模拟值与实验值之间具有良好的一致性。     

生物质型煤燃烧特性

以无烟煤、玉米秸秆和黄土为原料,研究了玉米秸秆含量为5%~35%的生物质型煤在不同试验条件下的燃烧特性。通过热重试验获取了温度与质量间的关系,找出了各阶段燃烧特征温度和挥发分最大失重速率,计算了燃烧全过程温度范围,燃烬率和失重速率所占面积。通过与传统型煤的试验结果比较,生物质型煤燃烧特性好,挥发分初始析出温度降低了50℃,到最后燃烧基本结束温度降低了186℃,燃烬率提高了10%。     

水稻秸秆和椰壳生物质碳对菲的吸附动力学对比

以水稻秸秆为前驱物质,在700 ℃高温条件下酸处理制备含灰分和去除灰分的2种水稻秸秆生物质碳吸附剂; 对这2种生物质碳的内部结构与表面形态进行粒度与扫描电镜显微观察与分析,并与椰壳生物质碳进行对比; 然后,以菲为目标污染物,采用批处理试验方法,系统考察上述3种生物质碳对菲的吸附性能及其结构特征的异同。结果表明:酸处理制成的去除灰分水稻秸秆生物质碳有效提高了比表面积、孔容与碳含量; 水稻秸秆生物质碳对菲的吸附能力很强,并且吸附率很快,在1 min内吸附率就可达到70%; 上述3种生物质碳对菲的吸附能很好地遵循伪二级动力学方程,而且伪二级吸附速率常数随菲初始质量浓度的增大而逐渐减小,说明其主要受颗粒内部扩散控制。由此可见,酸处理水稻秸秆生物质碳是一种理想的污染土壤修复材料。     

秸秆与煤混燃发电锅炉热效率计算及分析

介绍了生物质发电的现状、特点、方式,主要阐述了生物质秸秆和煤直接混合燃烧发电的技术,在秸秆与煤混合燃烧的能量转化过程中对燃烧时锅炉热效率进行计算与分析,并探讨了提高秸秆与煤混合燃烧热效率的方法．     

不同种类生物质对工业硅球团性能影响的研究

实验以洗精煤、木炭粉、石油焦、微硅粉为原料,并与改性后的稻壳、玉米秸秆、小麦秸秆或水稻秸秆混合,制备生物质工业硅球团.研究了不同种类生物质含量对湿球抗压强度、干球抗压强度、抗碎率、热强度与孔隙率的影响,并与市购的R粘结剂制备的球团性能进行比较.实验结果表明:当以水稻秸秆为生物质时,制备的生物质球团湿球抗压强度为1 215.6 N,干球抗压强度为5 230.8 N,抗碎率为80.36%,热强度为94.40%,孔隙率为24.39%.与R制备的球团相比,湿球抗压强度提高74.47%,干球抗压强度降低25.11%,抗碎率降低13.32%,热强度提高39.15%,孔隙率提高9.20%,在工业硅生产中可以考虑与木质素磺酸钠、淀粉等粘结剂复合使用.     

煤粉炉中生物质和煤直接混烧及其运行分析

生物质直接混合燃烧是最经济、最直接和最常用的混合燃烧方式.生物质和煤煤粉炉直接混合燃烧是生物质燃烧利用的一种选择,通过和煤的对比,对生物质燃料的性质、直接混合燃烧方式选择进行了分析,指出了生物质和煤煤粉炉直接混合燃烧的问题,并提出了解决方案.     

1000 MW超超临界燃煤锅炉高比例掺混生物质对炉内传热特性的影响

燃煤耦合生物质发电是一种能够提高生物质利用率，减少火力发电厂碳排放量的有效途径。为探究东北地区产量丰富的玉米秸秆与京西无烟煤、西山贫煤、龙凤洗中煤、神华煤、义马烟煤、丰广褐煤等六种煤种在不同的掺混比例下对炉膛传热特性的影响，本研究建立了生物质掺混燃煤对炉膛传热特性影响的数学模型，并验证了其可靠性。并以某电厂1 000 MW超超临界压力锅炉为研究对象，对锅炉的传热特性进行了分析计算，研究了六种燃煤与玉米秸秆在不同的掺混比例下对炉膛烟气量、炉膛出口烟温、水冷壁传热热流、炉内火焰黑度、水冷壁平均热负荷、炉膛火焰平均温度以及理论燃烧温度的影响。研究结果表明：京西无烟煤与玉米秸秆构成的混合燃料具有最高的理论燃烧温度。受掺混后混合燃料热值的影响，随着掺混比例的增大，六种混合燃料的烟气量、水冷壁传热热流、水冷壁平均热负荷、炉膛火焰平均温度均呈现下降趋势。所做工作对于燃煤机组高比例掺混生物质耦合燃烧发电提供了理论依据。     

基于热分析实验的多种生物质燃烧特性

采用热重-差热(TG-DTA)热分析技术,分别对稻壳、甘蔗渣、核桃壳、花生壳、秸秆和树枝等6种生物质粉末的燃烧特性进行了实验研究,重点研究其着火特性、燃烧特性、燃尽特性及综合燃烧特性.在规定条件下,实验得出了6种生物质的着火和燃尽温度,绘制了热重-微分热重-差示扫描量热法(TG - DTG - DSC)3种曲线图,并利用现有的计算方法得到各自的综合燃烧特性指数.通过对实验结果的详实分析,给出了6种生物质燃烧特性规律性的结论和应用建议.     

微富氧环境污泥、煤、生物质混烧的热重实验研究

近年来,随着我国工业的迅猛发展和城市化进程的加快,污泥产量持续增加,而微富氧燃烧技术可有效实现污泥的无害化及资源化处置,因此为了研究微富氧条件下污泥、煤和生物质的燃烧特性,采用30%O2和70%CO_2的混合气体模拟微富氧环境,利用热重分析法对试样进行实验研究,结果表明:微富氧环境下,污泥、煤粉、生物质的主要失重温度范围分别为200~600℃、200~400℃、400~600℃,三者的失重速率曲线均存在两个失重峰但存在位置不同;在失重速率曲线上,不同比例的污泥与煤混合试样出现相同交点,而污泥与生物质混合试样不存在交点;干基状态下,生物质综合燃烧性能最好,污泥次之,煤粉最差;混合试样的活化能并没有随着污泥比例的增加有规律性变化,也没有介于组分的活化能之间。本文为污泥的微富氧燃烧技术提供了一定的理论及数据支持。     

Fe_2O_3和MnO_2对淮北矿区高灰分煤燃烧特性的影响

通过热重分析法研究了Fe_2O_3和MnO_2对高灰分煤燃烧性能与动力学特性的影响,结果表明Fe_2O_3和MnO_2能提高煤粉的着火和燃尽指数;利用Coats-Redfern积分法对试样燃烧过程进行动力学分析,发现Fe_2O_3和MnO_2均可降低煤粉燃烧反应的活化能;燃烧灰渣SEM图表明Fe_2O_3和MnO_2可以改变煤燃烧的反应历程,使燃烧更充分。     

采用动网格技术的煤粉-玉米秸秆掺烧飞灰沉积数值模拟

为了研究煤粉和生物质掺烧形成飞灰的结渣特性,采用基于动网格技术的计算流体动力学（CFD）模型对煤粉-玉米秸秆掺烧积灰结渣实验（玉米秸秆掺比分别为0、5%和10%）进行数值模拟. 模拟过程中考虑灰渣导热系数和灰渣表面温度的变化,并将模拟结果和实验结果进行比较. 模拟结果表明：飞灰撞击质量流率随沉积进行而减小,这是因为沉积物引起的动网格变化影响探针附近流场;3种工况下飞灰在探针表面的最终沉积效率分别为75%、80%和87%,说明了玉米秸秆掺烧形成飞灰的易结渣倾向;灰渣实时形貌在动网格执行下得以实现. 在换热特性方面,灰渣表面温度和热流密度的模拟值和实验值较为接近;3种工况下0~100 min热流密度降低率分别为52.13%、46.96%和53.25%.     

MnO2对高炉喷吹煤粉助燃作用的实验研究

煤粉助燃添加剂是改善煤粉在高炉喷吹条件下燃烧过程的重要措施。研究了无烟煤、烟煤在添加不同比例的MnO2后对其着火温度、爆炸性和发热量的影响,并分析比较了MnO2对不同煤样的影响。同时,确定了助燃添加剂MnO2对不同煤粉助燃作用的最佳添加比例。     

MnO2对高炉喷吹煤粉助燃作用的实验研究

煤粉助燃添加剂是改善煤粉在高炉喷吹条件下燃烧过程的重要措施。研究了无烟煤、烟煤在添加不同比例的MnO2后对其着火温度、爆炸性和发热量的影响,并分析比较了MnO2对不同煤样的影响。同时,确定了助燃添加剂MnO2对不同煤粉助燃作用的最佳添加比例。     

添加剂对秸秆燃烧过程中碱金属行为的影响

在小型燃烧装置上对秸秆及秸秆与添加剂混合物进行了燃烧试验，并对燃烧过程中凝结在金属管道表面的沉积物和分离器灰进行了分析.添加剂包括:高岭土(AI₂Si₂O₅(OH)₄)、燃煤飞灰、硅藻土(SiO₂)、氢氧化铝(Al(OH)₃)和碳酸钙(CaCO₃).试验结果表明，高岭土、 燃煤飞灰和硅藻土，可以减少沉积物中水溶性钾和氯的质量分数.对纯秸秆和以高岭土为添加剂的沉积物和灰进行了SEM EDX分析， SEM图片显示沉积物中主要是由被黏接物黏在一起的圆形球状颗粒组成.EDX测试结果表明，燃烧纯秸秆的球形颗粒主要由钾、硅和钙组成，而以高岭土为添加剂的秸秆燃烧沉积物中的球形颗粒主要由钾、硅和铝组成，两个样品中的黏接物主要是由氯化钾(KCI)组成，由此证明了合适的添加剂可以和气态的KCI反应并减少其在沉积物中的质量分数，进而减轻了秸秆燃烧过程中由碱金属引起的沉积所造成的腐蚀.     

导热油换热器预热煤粉气流的试验研究

提出在煤粉进入燃烧室之前对煤粉气流进行预热处理的新型工艺,减轻一次风对炉膛的冷却效应,加速煤粉燃烧. 设计采用导热油预热煤粉气流的带翅板管壳式换热器,搭建中试规模试验台,通过实验研究油温、油质量流量、风温、风速、煤风质量比对系统换热特性及试验台阻力特性的影响. 试验结果验证了该换热器采用导热油来预热一次风煤粉气流的技术可行性,提出的新型预热工艺具有环保节能的现实意义. 试验结果表明,当煤风质量比为0.15时,190 ℃的导热油可以将煤粉气流从58.4 ℃预热到113 ℃以上. 提出的预热工艺有利于改善煤粉气流的着火性能,促进煤粉锅炉的低负荷稳燃.     

燃水煤浆飞灰的电除尘特性分析

为了提供水煤浆燃后烟气电除尘净化的设计依据，评述了水煤浆的燃烧方式及特点；对普通水煤浆飞灰的形态、化学成分、粒度分布、比电阻及驱进速度等电除尘特性做了定性和定量分析，并与燃煤飞灰的分析结果做了对比，结果表明，水煤浆飞灰不是高比电阻粉尘；燃水煤浆飞灰粒度分布、比电阻、驱进速度等电除尘特性优于燃煤飞灰。     

TGA-DTA-DSC联用对秸秆与煤混烧灰化行为的研究

运用TGA-DTA-DSC联合技术研究了生物质与煤不同掺混比例下的燃烧特性、灰热解特性。通过对热重分析仪运行进行四段式设置,实现了安全燃烧和灰热解的连续进行。实验结果表明,秸秆与煤掺混后燃烧特性得到改善,并且在低于20％掺煤比时表现出脱灰效应,而40％掺煤比的混烧则表现出增灰效应;灰的高温热解过程随掺混比的变化规律分为两类,低掺混比混烧灰中无机物间的耦合反应加剧了脱灰效应,而掺煤40％的混烧灰中耦合反应加剧了增灰效应。这些反应与灰中含氯组分／CaS0。／CaCO。的质量分数有关。低掺煤比对混烧电厂解决积灰具有明显的优势,可指导生物质与煤掺混燃烧灰化行为的研究和灰问题的解决。     

秸秆燃料特性对炉内结渣的影响分析

秸秆锅炉在运行中,由于燃料所含碱金属成分较高,较易引起受热面的结渣沉积,影响锅炉的安全运行.结合秸秆锅炉燃烧特点和秸秆燃料特性,并根据工程实际,就秸秆燃料燃烧过程中的结渣机理、结渣部位,以及结渣特性的评判方法进行分析.此外,得出了生物质灰熔融的特性曲线,以及碱金属所占灰成分比重.     

350MW燃煤锅炉燃烧过程和NOx排放的数值研究

采用IPSA两相流动模型、煤粉燃烧综合模型以及后处理的NOx生成模型,对一台350MW锅炉煤粉燃烧过程和NOx排放进行了数值计算,得出了炉内燃烧器区域以及炉膛出口的烟气温度场和燃烧产物的组分浓度分布．炉膛出口处模拟结果与锅炉热态试验数据进行了比较,两者吻合情况较好．另外,重点分析了炉内煤粉燃烧过程和NOx排放沿燃烧器出口中心线和炉膛高度方向上的生成规律,得出了NOx的主要生成区域,并指出了降低NOx排放的控制技术．     

未燃煤粉对炉渣粘度的影响

在实验室条件下研究了高炉大喷煤中未燃煤粉对炉渣粘度等性能的影响。研究表明,未燃煤粉作为熔体中的悬浮固体质点使炉渣粘度大大增加,因此高炉要实现大喷煤操作必须提高煤粉燃烧率。