煤燃烧特性研究方法概述

本文综合以往的实践经验，从着火稳定性，燃尽必一及结渣性三个方面来分析煤的燃烧特性。     

无烟煤与贫煤混煤燃烧和NO_x排放特性的实验研究

利用热天平和小型煤粉燃烧实验台对无烟煤、贫煤及其三种配比混煤的燃烧特性、不同配风下NOx的生成规律和燃尽特性进行了实验研究。通过对试验数据的整理和分析,认为无烟煤与贫煤在燃烧性能上略有差异,混煤的燃烧特性介于两者之间,合适的选取过量空气系数可实现不同掺烧比无烟煤与贫煤混煤高效低NO燃烧。并针对三种掺烧比的混煤提出了其高效低污染燃烧的过量空气系数范围,为燃用上述混煤的电厂经济清洁运行提供一些参考数据。     

进气含有高浓度CO2的柴油机的燃烧特性

在一台可以拍摄缸内混合气形成和燃烧过程的发动机上，在进气中加入不同浓度的二氧化碳（CO2）气体，研究其对柴油机的燃油束发展、混合气形成、着火、燃烧过程所带来的影响，同时采用三基色法对测出的燃烧温度场分布进行计算分析。拍摄的工况是在不同发动机转速以及不同的CO2浓度的情况下进行。拍摄到的图像经分析和计算表明，加入不同浓度的CO2后，燃油束的喷雾及混合过程没受影响，但使着火滞后期延长、燃烧持续期缩短，并降低了燃烧温度，特别是降低了最高燃烧温度。研究结果还表明，加入CO2过多时则会影响燃烧稳定性。     

生物质与煤混烧的燃烧特性研究

在STA 409C型热综合分析仪上对一种煤和两种生物质以及它们以不同的比例所得的混合试样进行燃烧特性分析,结果表明,在煤中加入生物质后,燃烧明显分成两个阶段,着火提前,同时可以获得更好的燃尽特性,生物质和煤混合后,发热量增加,提高了生物质的利用价值。此外,通过热重（TG）,差式扫描量热（DSC）曲线的深入分析,对上述几种试样的有关燃烧动力学参数进行了研究。     

二甲醚-空气-N2/CO2混合气燃烧特性研究

在定容燃烧弹中系统地研究了常温常压下,不同稀释气、不同稀释系数、不同燃空当量比时二甲醚-0空气-稀释气混合气的燃烧特性.基于容弹计算的准维双区模型和实测的燃烧压力数据,计算了燃烧温度及规范化质量燃烧速率.研究结果表明:随着稀释系数的增加,最大燃烧压力值、最高燃烧温度值以及规范化质量燃烧速率均降低,而火焰发展期和快速燃烧期随稀释系数的增加而增加.研究发现,CO2作为稀释气体时对燃烧温度降低的效果较N2作为稀释气体时更加明显.     

典型中国无烟煤燃烧特性研究

本文介绍了中国无烟煤的基本特性和对其着火、燃尽情况的研究结果,可供设计、运行部门参考。     

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     

五彩湾煤燃烧特性的试验研究

对五彩湾煤与乌东煤2种煤种及3种不同掺烧比例的混煤分别进行了物理化学特性分析、煤粉气流着火温度测试、一维火焰炉中燃烧与结渣试验以及200kW沾污试验台的沾污性能试验,并对各种混煤的着火、燃尽和结渣性能进行了评定.利用专家系统对试验煤样的主要特性进行了最终评价,并结合2种沾污性能判别指标对煤灰的沾污性能进行了验证,给出推荐的设计煤种和校核煤种.结果表明:混煤具有严重结渣倾向;五彩湾煤具有严重的沾污倾向,而乌东煤为低沾污倾向煤种,通过掺烧乌东煤可以减轻五彩湾煤的沾污;推荐选用五彩湾煤与乌东煤的掺烧比例为7∶3和5∶5的混煤1和混煤3分别作为设计煤种和校核煤种.     

卧式煤气化--无烟燃烧锅炉炉内流动特性研究

采用标准本K-ε双方程模型和SIMPLE算法分别对具有同心轴和偏心轴二次风布置型式的卧式煤气化--无烟燃烧锅炉的炉内流场进行数值研究,预报了炉膛烟气速度分布、压力分布,并对计算结果进行定性分析.表明对于卧式煤气化--无烟燃烧锅炉,采用同心轴和偏心轴"多孔分层错列撞击流式"二次风,均可形成良好稳定的炉内空气动力场,为煤气化--元烟燃烧技术的进一步发展奠定了一定的理论基础.     

煤燃烧特征温度与变质程度的关系

通过热重燃烧实验和煤岩镜质体反射率实验,研究了煤燃烧着火温度、峰值温度和燃尽温度与反映煤变质程度的干燥无灰基挥发分质量分数w(Vdaf)和碳质量分数w(Cdaf)的关系,探讨了燃烧速率峰的相对位置与变质程度的关系.结果表明:在程序升温条件下,煤着火温度随变质程度的加深呈现逐渐升高的趋势,而峰值温度、燃尽温度与着火温度均呈现较好的线性关系,相关系数R2分别为0.961 4和0.956 6;煤燃烧速率峰的相对位置较好地反映了变质程度的高低,变质程度高的煤,其燃烧失重曲线和燃烧速率峰相对位置均处于高温段,变质程度低的煤,其燃烧失重曲线和燃烧速率峰相对位置均位于低温段.     

煤制烯烃原料气中微量CO和CO_2测定

煤制烯烃项目中,乙烯、丙烯在催化剂作用下反应生成聚乙烯、聚丙烯,其中作为原料的乙烯、丙烯、H2中的微量CO和CO2会使催化剂中毒,影响其反应。故检测其中的微量CO和CO2有重要的意义。对测定过程和影响因素进行了探讨,得出了最优化的实验参数。实验显示CH4转化炉温度设置为360℃,载气流速设置为30.0 mL/min最佳。     

压缩比、CO2和LPG对二甲醚燃料均质压燃燃烧的影响

在一台2-135柴油机上实现了纯DME的均质压燃(HCCI)燃烧方式.实验结果表明,DME的HCCI燃烧模式不但可以实现无烟燃烧,还可以有效控制发动机Nox排放,使其接近于零排放.在实验负荷范围内,CO排放随负荷增加而降低;HC的排放随负荷增大而减少.对DME的HCCI燃烧机理进行研究表明,由于纯DME十六烷值高导致的着火比较早(上止点前28°CA左右),使得发动机只能在中低负荷较小范围内运行.为了扩展发动机工况,控制HCCI着火,进一步通过调节实验发动机压缩比,以及在优化的压缩比下,在进气道加入气体CO2或者在DME中加入LPG降低燃料十六烷值的方法来改进和控制HCCI的燃烧.实验表明以上方法可以有效控制HCCI燃烧,拓宽HCCI发动机运转范围.     

褐煤混煤燃烧特性的热重分析法研究

利用热重分析法对三种褐煤及其混煤的热解、着火和燃尽等燃烧特笥及其活化能进行了研究。试验结果表明,混煤中的单一煤种在混煤燃烧过程中基本保持各自的着火和燃尽特性;而其热解特性和活化能与掺混比例有关。提出了能够表征单煤及混煤燃烧性能的综合燃烧特性指数SN。     

脉冲燃烧控制系统的管道阻力特性研究

分别用实验和数值计算的方法研究了脉冲切断时管道的阻力特性,指出总管和支管压力波动的差值随切断比的增加而减小,不同支管切断位置对压力波动的影响呈现中间大,两头小的现象,为工业炉的脉冲燃烧控制系统中控制燃烧器的流量稳定提供了理论依据。     

富氧燃烧技术的研究进展与分析

分别介绍了富氧燃烧的原理、氧气的制取、对运行的影响和产物二氧化碳运输与封存等技术的基础上,进行了比较分析,提出了面对二氧化碳减排的严峻形势,在火力发电厂中应用富氧燃烧技术结合二氧化碳封存等技术是减少二氧化碳排放的一条行之有效的技术路径,具有较好的发展潜力.     

O2/CO2粉煤燃烧技术的过程分析及烟气排放控制Q

目前减少CO2排放潜力较大、可行性较好的CCS、IGCC都离不开CO2的捕集技术。新型O2/CO2粉煤燃烧技术可以将排放烟气中的CO2浓度提高到95%,并使高温烟气回流,减少热量损失,同时又减少SO2、NOx等污染物的排放。与传统的O2/N2煤燃烧技术相比,O2/CO2粉煤燃烧技术增加了空气分离装置和烟气循环回流工艺。燃烧反应器中的主要反应包括有机物的燃烧反应、矿物质的氧化反应、脱硫剂的硫化反应等。高温烟气循环代替空气参与煤的燃烧反应能够减少能量损失,但减少的部分并不等于原有工艺排放的高温N2所带走的热损失,模型求解为Q=QA-QB。O2/CO2粉煤燃烧技术的主要优势体现在CO2高浓度捕集和液化储存环节,液化电耗约只有3%的下降,而传统技术液化电耗则可下降约27.8%左右,再加上减少的热损失,其经济性更加明显。O2/CO2粉煤燃烧技术可以对O2流量进行控制,使得不同质量的煤都得到充分燃烧。同时能够根据要求控制反应过程中排放的CO2、SO2、NOx中任意单个污染物的摩尔百分含量,通过求解目标函数f=f（XCO2,XSO2,XNOx,XCO,XH2O,…）,使其达到最优值。     

煤粉颗粒群着火和燃烧过程的数值模拟

建立了一维非稳态球形煤粉颗粒团的群燃烧模型.数值模拟煤粉颗粒团的着火和燃烧过程,获得了颗粒团燃烧火焰随时间的变迁.分析了煤粉颗粒团内部参数和外部环境参数对颗粒团着火和燃烧的影响.随着颗粒团内煤粉浓度的增加,颗粒团的均相着火延迟先减小后增加.增加煤粉颗粒尺寸和降低外部温度都会明显延迟均相着火.环境氧气含量的增加会减小着火延迟,同时增加颗粒团的燃烧速率.模拟计算和文献试验结果的变化趋势相吻合.