低氧体积分数下煤粉的NO排放及燃烧特性

为了掌握固定床中煤粉低氧体积分数反应的燃烧特性和NO排放特性,利用固定床反应器研究了燃烧气氛、管式炉温度、氧体积分数、气体流量的变化对煤粉NO排放和燃烧特性的影响。结果表明:与O_2/N2和O_2/Ar气氛相比,O_2/CO_2气氛下的NO排放峰值的体积分数减半,反应时间延长,最高燃烧温度降低;升高温度对NO释放和降低反应时间有促进作用,当温度升高至1 300K时,NO排放量达到峰值,随后进一步升温,NO的还原速率大于生成速率,NO排放量反而降低;当氧体积分数低于10%时,N的氧化反应被抑制,NO排放量保持较低水平,当氧体积分数从10%升至21%时,CO/NO/焦炭还原反应受到抑制,NO排放量快速增长;随着气体流量增加,煤粉颗粒附近的氧体积分数升高,加速了N的氧化反应速率,N的转化率呈单调递增趋势。     

烧结烟气气氛下煤燃烧特性热重实验研究

为了探索烧结烟气循环流化床燃烧技术的可行性,采用大容量热重分析仪（LC-TGA）研究了左云烟煤、平朔烟煤和钱家营烟煤在低氧（含CO）气氛下的燃烧特性,并研究了CO体积分数对煤粉燃烧的影响。结果表明:低氧气氛下氧气体积分数和反应温度的变化对煤粉燃烧有很大的影响;CO在煤粉燃烧时存在明显的抢氧行为,其能力与温度密切相关,与氧气体积分数关联较小;当反应温度为750 ℃时,CO燃烧的抢氧能力强于煤粉燃烧,但当温度上升至850 ℃时,CO燃烧的抢氧能力小于煤粉燃烧。实验所得结果可以为烧结烟气循环流化床燃烧技术的发展提供参考。     

O2/N2和O2/CO2氛围下丙烷层流扩散火焰中碳烟生成数值模拟

富氧燃烧因其在强化燃烧和减少污染物排放方面的优势,被认为是一种极具潜力的清洁燃烧和碳捕集技术。基于有限速率化学反应模型,采用GRI-Mech3.0气相反应机理结合详细的热力学及输运数据,数值研究了2种富氧条件下丙烷同向流动扩散火焰中碳烟的生成,构建非反应性物质FCO2,探究了CO2化学效应对丙烷火焰碳烟生成的影响。结果表明:随着氧体积分数的增加,火焰温度和碳烟体积分数显著增加,火焰高度显著降低,但与O2/N2相比,O2/CO2氛围下火焰温度和碳烟体积分数显著降低,火焰高度显著增加;O2/CO2氛围下通过CO2热效应和化学效应影响火焰形态并降低关键组分H、OH自由基和C2H2的摩尔分数,CO2主要通过降低H自由基摩尔分数从而影响碳烟质量成核率和表面生长速率,而不是通过促进碳烟氧化过程来抑制碳烟的生成。     

300 MW机组四角切圆煤粉炉空气与富氧燃烧对比模拟研究

富氧燃烧作为一种清洁能源技术可用于锅炉改造,从而降低污染物排放,回收CO2。为研究空气气氛下和富氧环境中炉膛燃烧的不同,采用数值模拟方法研究了亚临界300 MW机组四角切圆煤粉炉炉膛内燃烧的传热特性。通过调整O2体积分数、进入炉膛的烟气比率以及一次风和二次风量,可以得到和空气气氛下燃烧相近的火焰温度。研究了7种工况下的炉膛流场、温度场、O2、CO2、CO体积分数分布,以及它们在炉膛横截面平均体积分数随炉膛高度变化。模拟结果表明:不论是在富氧燃烧还是空气气氛下燃烧,炉膛内的流场分布相似,但是在同样的O2体积分数下下,将N2替换为CO2后会使炉膛内温度下降,火焰中心下移;增加O2体积分数可以改善传热特性,增加煤粉燃烧的稳定性。     

矿井乏风对锅炉燃烧特性影响

对某2 027 t/h四角切圆燃煤锅炉采用矿井乏风作为一次风和二次风的燃烧工况进行数值模拟,在验证模型可行性的基础上,研究了乏风中甲烷体积分数对炉膛温度以及NOx排放的影响。结果表明:随着乏风中甲烷体积分数的增加,炉膛内燃烧区平均温度最大增加53 K;炉膛中氧体积分数和NO质量浓度及煤粉燃尽率随着乏风中甲烷体积分数的升高而降低,而CO变化趋势相反;炉膛出口NO平均质量浓度从388.21 mg/m3降低至318.88 mg/m3,降低幅度达到17.80%。使用矿井乏风作为锅炉一次风和二次风能够有效降低NOx的排放。     

双强煤粉点火燃烧器的应用

在航空发动机上,采用强制配风的航空油燃烧器具有体积小、热负荷高、燃尽率高(98%)、油枪出力可任意调整、火焰温度高达1 800℃等特点,完全可以满足煤粉点火热源要求。双强煤粉点火是在特定的燃烧器内通过油火焰将煤粉点燃的一种煤粉内燃技术,其主要采用强化燃烧的油燃烧器发出     

贫氧条件干燥煤燃烧热重实验研究

为了解地下高温低氧环境下的煤燃烧特性,研究低于空气氧体积分数情况下气体氛围对干燥煤燃烧的影响情况,对褐煤及焦煤2种煤样进行了热重实验,通过分析TG曲线及DTG曲线,求出各燃烧阶段特征温度值,并对最大失重速率温度和燃尽温度与氧体积分数数据进行拟合。结果表明:氧体积分数越高,达到最大升温速率时温度越低;在氧体积分数极低情况下,不同煤质煤燃尽温度接近,燃尽温度与煤质无关,随氧体积分数增大,燃尽温度不断降低,在氧体积分数高于一定值以后,燃尽温度趋于稳定;干燥褐煤较干燥焦煤更易于燃烧。此结果对防治高温低氧地下煤火现象,以及煤矿火灾有指导作用。     

四角切圆锅炉在O_2/CO_2气氛下燃烧特性数值模拟

利用Fluent软件对330 MW机组四角切圆煤粉锅炉常规燃烧和富氧燃烧进行了数值模拟研究,对比分析了不同工况下炉膛中心温度、辐射力、O_2分布、CO浓度、NO_x浓度之间的差异。结果表明:在富氧燃烧时,当O_2体积分数为21%时,炉内的燃烧温度总体要低于常规空气气氛下的燃烧温度,即辐射力低于常规空气气氛,燃烧排放的CO_2浓度远远高于常规燃烧,NO_x生成量较常规燃烧也有一定程度降低;在富氧条件下,随着φ(O_2)/φ(CO_2)增加,炉内煤粉燃烧得到强化,燃烧速度加快,中心温度提高,辐射强度增大,NO_x生成量增多,烟气中CO_2浓度就越大,越易于收集利用。     

某600MW煤粉锅炉掺混污泥NO_x排放特性数值模拟研究

采用Fluent软件,使用涡耗散模型(EDM)对某600 MW四角切圆煤粉锅炉单独燃烧煤粉、煤粉和污泥混烧工况进行数值模拟研究。结果表明:模型能够较好地模拟锅炉燃烧,出口烟气误差在10%以内,掺混污泥后,炉内烟气速度场变化较小,炉膛整体温度下降。随着含水率的增加,炉膛出口温度降低,NO_x排放升高,含水率40%工况比含水率10%工况NO_x排放增加5%。随着掺混比例增加,炉膛出口温度降低,NO_x排放下降,40%含水率下,与单独燃烧煤粉相比,10%掺混比例炉膛出口平均温度降低18.1 K,出口NO_x排放降低10.8%,实际运行中掺混质量分数为10%,含水率为40%的污泥是可行的。     

低浓度瓦斯与煤粉耦合体系着火温度实验研究

为了解低浓度瓦斯与煤粉的耦合特性,自行建立了耦合体系的着火温度实验系统,对低浓度瓦斯与煤粉耦合体系着火温度进行了实验研究。结果表明:耦合体系的着火温度比低浓度瓦斯的着火温度降低了约180℃;当甲烷体积分数小于2%时,耦合体系着火温度比煤粉的着火温度低,而当甲烷体积分数高于2%时,耦合体系的着火温度比煤粉的着火温度高,且随着甲烷体积分数的增加,耦合体系的着火温度升高;当煤粉质量浓度增加时,耦合体系着火温度先下降后上升,最佳煤粉质量浓度为700g/m3;当煤粉粒径从65~70μm增加到100~105μm时,着火温度升高了约110℃;当煤粉挥发分从8.99%增加到30.99%时,耦合体系的着火温度降低了159℃。     

煤泥和原煤的燃烧动力学特性实验研究

利用热重分析法,研究了煤泥和原煤在不同升温速率与不同氧体积分数下的燃烧特性差 异。结果表明:升温速率的增加能够提高着火温度与燃尽温度,升温速率越快,着火温度与燃尽温度越高,燃烧特性指数越大,燃烧特性越好;综合燃烧特性指数S与氧体积分数呈线性关系,相同升温速率下,氧体积分数越高,燃烧特性指数越大;相同条件下原煤的燃烧特性参数要远大于煤泥,且氧体积分数对原煤燃烧特性参数的影响小于对煤泥的影响;煤泥的活化能分布随氧体积分数的增加先增大后降低,而原煤的活化能分布随氧体积分数的增加一直增大;提高升温速率与增加氧体积分数均有助于原煤和煤泥的燃烧,且煤泥受氧体积分数的影响更加明显。     

乙醇小尺度射流扩散火焰燃烧温度及稳燃特性

对自由射流和受限射流乙醇小尺度扩散火焰的燃烧温度及稳燃特性进行了实验研究。结果表明:火焰在静止空气中燃烧会经历淬熄前火焰、稳燃火焰、振荡前火焰、振荡火焰4个不同的状态。受限空间和自由空间下,火焰峰值温度随雷诺数增大均会经历增大,稳定和减小3个阶段,自由空间下,其温度最高可达1300K。尾部烟气温度随雷诺数先增大后保持稳定,其温度最高可达480K。只有当内径小到一定程度,玻璃管壁温才会随雷诺数有较大增加,其温度最高可达370K。随着受限空间内径的减小,火焰的燃烧上限明显降低,且均比自由空间时的低,而燃烧下限几乎均与自由空间时相同。在本实验范围内,热熄火是淬熄的主要因素,而燃料的不完全燃烧则是火焰由稳定燃烧转变为振荡燃烧的主要因素。     

乙醇小尺度射流扩散火焰燃烧温度及稳燃特性EI北大核心CSCD

对自由射流和受限射流乙醇小尺度扩散火焰的燃烧温度及稳燃特性进行了实验研究。结果表明:火焰在静止空气中燃烧会经历淬熄前火焰、稳燃火焰、振荡前火焰、振荡火焰4个不同的状态。受限空间和自由空间下,火焰峰值温度随雷诺数增大均会经历增大,稳定和减小3个阶段,自由空间下,其温度最高可达1300K。尾部烟气温度随雷诺数先增大后保持稳定,其温度最高可达480K。只有当内径小到一定程度,玻璃管壁温才会随雷诺数有较大增加,其温度最高可达370K。随着受限空间内径的减小,火焰的燃烧上限明显降低,且均比自由空间时的低,而燃烧下限几乎均与自由空间时相同。在本实验范围内,热熄火是淬熄的主要因素,而燃料的不完全燃烧则是火焰由稳定燃烧转变为振荡燃烧的主要因素。     

空气含湿量对燃气轮机燃烧性能影响

参考某型燃气轮机燃烧室,建立了全尺寸燃烧室数值模型,并结合电厂实际运行数据,研究了空气含湿量对燃气轮机扩散燃烧和预混燃烧性能的影响。结果表明,湿空气会增加燃烧室火焰高度,降低燃烧室出口平面平均温度,且含湿量越大,火焰高度越高,燃烧室出口平面温度越低,燃烧室NOx排放越低。燃烧室出口平面温度分布系数?T随含湿量的变化规律与燃烧方式相关:在扩散燃烧模式下,其随空气含湿量增加而减小;在预混燃烧模式下,?T随含湿量增加而增加;相比干空气,采用湿空气燃烧,燃烧室内压力脉动主频振幅增加,燃烧室燃烧稳定性变差。     

氢体积分数对甲烷-氢贫燃预混钝体火焰燃烧不稳定性影响

通过扬声器创造可调频率和振幅的正弦波声场环境,以甲烷-氢混合气贫燃预混钝体火焰为实验对象,通过火焰传递函数表征整个燃烧系统的燃烧不稳定性特征,借助CH基自发荧光图像描述火焰锋面运动及演化过程,研究了在不同声场频率和速度波动(声场振幅)下氢体积分数的变化(0、10%、20%)对火焰燃烧不稳定的影响。结果表明:随着氢体积分数的提升,在声场频率90～105 Hz区间时,火焰传递函数幅值变小,涡对火焰的影响减弱,火焰稳定性增强,而在115～170 Hz区间时,传递函数幅值增加,火焰长度变短,混合气火焰稳定性差;随着速度波动增加,在160 Hz声作用下甲烷火焰与涡的相互作用程度增强,而随着氢体积分数的提升,涡结构对火焰流场的拉伸和卷吸作用加强,燃烧热释放波动变大,火焰传递函数幅值增加,火焰抵抗外界扰动能力增强。该实验结果可为掌握甲烷-氢混合气燃烧不稳定性机理,发展燃烧不稳定性的主动控制技术提供参考。     

基于氢氧基平面激光诱导荧光法的稀释燃烧机理实验研究

为探讨反应物预热温度和稀释率对稀释燃烧机理的影响,该文以氮气稀释的甲烷-空气对冲扩散火焰为研究对象,采用氢氧基平面激光诱导荧光法(hydroxy radical planar laser induced fluorescence,OH-PLIF)进行实验研究。以OH基反 应区厚度表征火焰厚度,实验结果表明,在反应物预热温度较低情况下,当预热温度一定时火焰厚度随反应物稀释率增大(或者浓度减小)而减小,当反应物稀释率一定时火焰厚度随预热温度升高而增大。但进一步分析表明,在反应物预热温度足够高时,火焰厚度将随反应物稀释率增加而增大。根据预热对化学反应速度的增大与稀释对化学反应速度的减小的共同作用,从火焰厚度随反应物预热温度与稀释率的变化情况可推断,在低预热温度稀释燃烧过程中,预热温度是影响火焰结构的主要因素;在预热温度足够高的稀释燃烧过程中,稀释率是火焰结构的主要影响因素,此时由于稀释引起化学反应速度大大降低,因此火焰厚度或体积显著增大。     

铜–水纳米流体热物性的分子动力学研究

纳米流体因其良好的热物性而具有广泛的应用前景,并成为各领域的研究热点.采用分子动力学软件LAMMPS模拟了铜–水纳米流体,计算了纳米流体的热物性,分析了体积分数、温度、粒径和颗粒形状等因素的影响.结果表明:随纳米颗粒体积分数增大,热导率和动力粘度均有不同程度增加;当温度从283 K升高至323 K,不同体积分数的纳米流...     

煤粉在富氧条件下燃烧特性的实验研究

燃烧煤粉的锅炉在其点火和低负荷稳定运行时，需消耗大量的燃料油，因此有必要寻找更经济实用的解决办法。研究煤粉在富氧条件下的燃烧特性，不论对煤粉局部富氧的助燃还是煤粉的富氧点火技术都具有重要意义。该文采用德国Netzsch公司生产的STA 409C型热天平研究了神木煤和蒲白煤3个不同粒度下的煤样在不同体积氧浓度下（20％、30％、40％、60％、100％）的燃烧行为。实验结果表明，随着氧浓度的增大，煤样燃烧分布曲线向低温区移动，煤样的着火温度及燃尽温度均呈下降趋势，着火时间提前且燃烧时间缩短，煤粉的综合燃烧特性指数有较大提高，并且，随煤粉粒径的增大，综合燃烧特性的改善更加明显。     

低挥发分煤粉增氧燃烧的数值模拟

采用增氧方式对低挥发分煤粉的着火燃烧进行研究。针对200 MW无烟煤的燃烧器,利用FLUENT软件平台,计算在不同的一次风率(15%、20%、25%)和一定的氧燃比下,改变增氧氧气浓度(不增、40%、60%、80%、100%)的低挥发分煤粉燃烧工况,并对燃烧器出口的温度场以及NOx浓度进行分析。结果表明:增氧燃烧能够提高低挥发分煤粉的燃烧温度,加快煤粉的反应速率,对于低挥发分煤粉的提前着火和充分燃烧有很大的促进作用。应尽量避免高氧浓度(60%)增氧燃烧。综合对比,工况9的燃烧各参数(燃烧温度、高温区距钝体的距离、NOx浓度)最为合理,是所研究11种工况中的最优工况。     

O_2/CO_2气氛下煤/生物质混燃特性实验研究

采用热重分析仪分别研究了不同煤种(烟煤、贫煤、无烟煤)与生物质(稻壳)的混燃特性,分析了燃烧气氛(O_2/CO_2、O_2/N_2)、生物质掺混比例、氧体积分数对煤与生物质混燃的着火温度、燃尽温度和综合燃烧特性以及动力学特性的影响。结果表明:1)在O_2/CO_2与O_2/N_2气氛下,煤与生物质混燃的失重变化趋势相似;但在O_2/CO_2气氛下,煤与生物质混燃的失重速率和固定碳燃烧反应活化能均低于O_2/N_2气氛,综合燃烧特性较O_2/N_2气氛差;2)掺混生物质可以改善单煤的燃烧特性,相比于单煤,煤与生物质混燃的着火温度和燃尽温度降低,煤粉的燃烧特性有所改善;3)随着生物质掺混比例的增加,煤与生物质混燃特性进一步得到改善;4)氧体积分数提高,煤与生物质的混燃速率增大,其着火和燃尽温度降低,综合燃烧特性改善,但在煤的固定碳燃烧阶段,燃烧反应活化能和指前因子增大;5)在煤的固定碳最大燃烧速率对应温度附近,混合燃料反应活化能小于单煤燃烧反应活化能,随着生物质掺混比例的增加,混合燃料反应活化能进一步减小。