粉煤流化床（PCF—FBC）燃烧特性的试验研究

本文首次提出一种新型的高效、清洁煤燃烧方法，即粉煤流化床（ＰＣＦ－ＦＢＣ）燃烧技术，并在０．３ＭＷ的试验台上系统研究了其燃烧特性。该项技术全部燃用煤粉，且同时具有煤粉炉和流化床锅炉的特点。研究结果表明：煤粉能在ＰＣＦ－ＦＢＣ中温度为８５０￣８８０℃的流化床区（ＦＢＣＺ）稳定着火，释放出５７．７％￣８４．２％的挥发份，并完成部分炭及部分挥发份的燃烧（约７０％左右）；ＰＣＦ－ＦＢＣ的炉内最高烟温为１１     

运行参数对粉煤流化床（ＰＣ—ＦＢ）燃烧效率的影响

在一座０．３ＭＷ热输入的ＰＣ－ＦＢＣ试验台上进行了试验研究,获得了不同操作ＰＣ－ＦＢ燃烧效率的试验数据,详细讨论了这些参数对ＰＣ－ＦＢ燃烧效率的影响规律。研究结果表明,粉煤流化床的燃烧效率最高达９８％－９９％,可与煤粉炉相媲美。本试验研究亦首次,提出,只要燃烧温度、颗粒停留时间、火焰湍流度（３Ｔ）及炉内氧浓度、颗粒浓度（２Ｃ）合理匹配,就能够实现煤粉的低温度高效燃烧。     

旋风炉内气相燃烧及两相流动的数值模拟

在有反应两相流动及煤粉燃烧的全双流体模型（ＰＴＦ模型,ｐｕｒｅ ｔｗｏ－ｆｌｕｉｄ ｍｏｄｅｌ）基础上,采用修正的ｋ－ε－ｋｐ两相湍流模型,对旋风炉内的湍流气相燃烧（甲烷和一氧化碳的燃烧）及在气相燃烧条件下的两相流动进行了数值模拟研究,模拟结果表明,在有燃烧的情况下,在旋风炉的底部存在近壁回流区,该回流区有利于火焰稳定,气粒两相切向速度分布具有类似的Ｒａｎｋｉｎｅ涡结构,该研究为煤粉燃烧的数值模拟     

采用热天平研究煤粉燃烧特性时的零维燃烧模型

探讨了采用热天平研究煤粉燃烧特性时试样量对试验结果的影响，得到当试样层厚度δｍ与煤粉粒径ｄｐ比δｍ／ｄｐ≤１．３－１．５×１０＾－４时，煤粉燃烧特性试验结果与试亲量无关，即可认为试样层为内氧浓度分布均匀及反应表面积有交利用率相同。提出了适合于采用热天平研究煤粉特性进的零维煤烧模型。     

粉煤流化床（PCF－FBC）燃烧特性的试验研究

本文首次提出一种新型的高效、清洁煤燃烧方法，即粉煤流化床（ＰＣＦ－ＦＢＣ）燃烧技术，并在０．３ＭＷ的试验台上系统研究了其燃烧特性。该项技术全部燃用煤粉，且同时具有煤粉炉和流化床锅炉的特点。研究结果表明：煤粉能在ＰＣＦ－ＦＢＣ中温度为８５０～８８０℃的流化床区（ＦＢＣＺ）稳定着火，释放出５７．７％～８４．２％的挥发份，并完成部分炭及绝大部分挥发份的燃烧（约７０％左右）；ＰＣＦ－ＦＢＣ的炉内最高烟温为１１００℃左右，平均烟温为９５０～１０００℃；燃烧效率为９８％。     

煤粉气流着火存在最佳煤粉浓度的试验研究

在小型煤粉燃烧试验台上，在冷风（常温）、热风（３００℃左右）和各种不同煤粉浓度（０．２－０．３ｋｇ煤粉／ｋｇ空气）条件下，对５种曲型煤种的煤粉气流着火特性进行了燃烧试验及实测分析，获得了阳佳煤粉浓度与煤质特性和热风温度之间的关系，其结果具有重要的实际意义和一定的参考价值。图２表５参５     

回转水泥窑燃烧段混煤燃烧数值研究

对有反应湍流气粒两相流动采用双流体模型,对煤粉燃烧过程采用通用模型,首次针对70％无烟煤＋30％烟煤的混煤燃料,将回转水泥窑筒体配有速差射流煤粉燃烧器的燃烧过程进行了数值研究。结果表明,回转水泥窑中采用该型燃烧器能化燃烧,同时使煤粉的扩散受到约束,从而保证了火焰不致烧到窑皮。     

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。     

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．     

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。     

流化床-煤粉复合燃烧锅炉的炉膛传热计算方法

针对流化床－煤粉复合燃烧锅炉的特点,在综合考虑流化床、火焰和受热面之间换热的基础上,推导了流化床－煤粉复合燃烧锅炉炉膛传热计算的基本方程,得到了复合燃烧锅炉炉膛传热计算的零维模型半径验法。以某７５ｔ／ｈ树皮流化床－煤粉复合燃烧锅炉为例,进行了炉膛传热计算。图１表６参５     

树皮在复合燃烧锅炉流化床内的燃烧份额

分析树皮流化床－粉复合燃烧锅炉中流化床的热平衡,得到了树皮在流化床中燃烧份额的计算公式。以某７５ｔ／ｈ树皮流化床－煤粉复合燃烧锅炉为例,分析了流化床温度,汉化床出口名义过量空气系数,热空气温度,擀 管吸热份额及流化床未燃对皮所含水分蒸发耗热对燃烧份额的影响。     

运行参数对粉煤流化床_PC_FB_燃烧效率的影响

在一座 0 3MW热输入的PC -FBC试验台上进行了试验研究 ,获得了不同操作参数下PC -FB燃烧效率的试验数据 ,详细讨论了这些参数对PC -FB燃烧效率的影响规律。研究结果表明 ,粉煤流化床的燃烧效率最高达 98%～ 99% ,可与煤粉炉相媲美。本试验研究亦首次提出 ,只要燃烧温度、颗粒停留时间、火焰湍流度 (3T)及炉内氧浓度、颗粒浓度(2C)合理匹配 ,就能够实现煤粉的低温高效燃烧。     

不同煤种下循环流化床灰渣特性的试验研究

在一台 0 .5MW的循环流化床燃烧炉上对 4种不同煤种分别进行燃烧试验 ,对燃烧产生的灰渣的分析结果表明了煤种特性如挥发分、灰分和含碳量等对循环流化床燃烧过程的灰渣形成及其排放特性有很大影响 ,并获得了煤中挥发分、灰分及含碳量对底渣粒径及其含碳量、飞灰粒径及其含碳量、飞灰份额及燃烧效率等影响特性 ,对循环流化床锅炉的设计和运行有一定的指导意义。     

双燃料煤粉流化床复合燃烧锅炉的物质平衡与热量平衡

本文分析了双燃料粉流化床复事燃烧锅炉的物质平衡及热量平衡,得到了炉腔及空气预热器的物质平衡方程,沸腾层及煤粉炉膛的热平衡方程主炉膛出口过量空气系数,锅炉气体及未完全热损失,固体未完全损失的计算公式。     

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。     

Combustion behavior in air of single particles from three different coal ranks and from sugarcane bagasse

Comparative combustion studies were performed on particles of pulverized coal samples from three different ranks: a high-volatile bituminous coal, a sub-bituminous coal, and two lignite coals. The study was augmented to include observations on burning pulverized woody biomass residues, in the form of sugarcane bagasse. Fuel particles, in the range of 75–90 μm, were injected in a bench-scale, transparent drop-tube furnace, electrically-heated to 1400 K, where they experienced high-heating rates, ignited and burned. The combustion of individual particles in air was observed with three-color pyrometry and high-speed high-resolution cinematography to obtain temperature–time–size histories. Based on combined observations from these techniques, in conjunction to morphological examinations of particles, a comprehensive understanding of the combustion behaviors of these fuels was developed. Observed differences among the coals have been striking. Upon pyrolysis, the bituminous coal chars experienced the phenomena of softening, melting, swelling and formation of large blowholes through which volatile matter escaped. Combustion of the volatile matter was sooty and very luminous with large co-tails forming in the wake of the particle trajectories. Only after the volatile matter flames extinguished, the char combustion commenced and was also very luminous. In contrast, upon pyrolysis, lignite coals became fragile and experienced extensive fragmentation, immediately followed by ignition of the char fragments (numbering in the order of 10–100, depending on the origin of the lignite coal) spread apart into a relatively large volume. As no separate volatile matter combustion period was evident, it is likely that volatiles burned on the surface of the chars. The combustion of the sub-bituminous coal was also different. Most particles experienced limited fragmentation, upon pyrolysis, to several char fragments, with or without the presence of brief and low-luminosity volatile flames; other particles did not fragment and directly proceeded to char combustion. Finally combustion of bagasse was once again very distinctive. Upon pyrolysis, long-lasting, low-luminosity, nearly-transparent spherical flames formed around slowly-settling devolatilizing particles. They were followed by bright, short-lived combustion of the chars. Both volatiles and chars experienced shrinking core mode of burning. For all fuels, flame and char temperature profiles were deduced from pyrometric data and burnout times were measured. Combustion rates were calculated from luminous carbon disappearance measurements, and were compared with predictions based on published kinetic expressions.     

石油焦燃烧特性研究

石油焦是炼油工艺的副产品,具有低灰分和一定挥发分及高热值的特性,还含有相当多的硫、氮元素和钒、镍等碱金属元素,这些成分在石油焦燃烧时会造成锅炉内腐蚀和污染。在石油焦的利用上,通过燃烧回收热量仍然是主要途径。分别在220t/h煤粉锅炉上和热输入率为0.5MW的循环流化床热态实验装置上进行了石油焦与煤的掺烧实验研究。经过实验对比,认为利用循环流化床技术将石油焦与煤混烧是一种高效、清洁利用石油焦的有效方法。     

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.