低氧稀释条件下不同煤种着火燃烧特性实验研究

在平面火焰煤粉燃烧实验系统上研究了O2/CO2气氛中不同热协流温度(1473～1873 K)和氧气体积分数(5％～20％)下神木西烟煤、长平贫煤和济源无烟煤煤粉的着火和燃烧特性.采用光纤光谱仪和CMOS相机分别获取了煤粉燃烧的火焰辐射光谱和火焰图像,比较了不同燃烧条件下不同煤种的煤粉着火距离、颗粒温度和颗粒温度波动系数...     

不同采矿深度准东煤物化特性和燃烧性能研究

选取天池能源浅层和深层煤样进行研究,以大同烟煤作为对比,了解采矿深度对煤质及燃烧特性的影响,为准东煤的勘探和燃烧提供必要的理论依据。研究发现,随着采矿深度的增加,煤中水分减少、灰分降低、发热量增加、含硫量减少,煤质更加接近烟煤;煤灰中Fe2O3明显减少,煤的结渣趋势减轻;煤的着火温度略有降低,燃烧速率提高,燃烧特性变好。与大同烟煤相比,准东煤高水分、低发热量、低氮含量,燃烧时着火温度显著降低且燃烧速率低。     

一维炉中石油焦与煤燃烧特性的对比试验研究

在一维炉热态试验台上,采用双调风旋流燃烧器,对比研究了一次风率f1、外二次风当量旋流强度Ωdl和过量空气系数α对石油焦、河津贫煤和神木烟煤燃烧特性的影响.结果表明:随着一次风率f1的增大,河津贫煤和石油焦的NOx排放浓度提高,前期燃烧恶化,而神木烟煤的燃烧状况得到改善,燃尽率提高,NOx排放浓度先降低后升高;石油焦和神木烟煤的着火和燃尽率分别在Ωdl=0.69和Ωdl=0.87时最佳,而两者的NOx排放浓度均在Ωdl=1.08时最低;过量空气系数α的增大使石油焦着火推迟,燃烧状况更差,NOx排放浓度更高,但使神木烟煤的NOx排放浓度更低.     

富氧气氛煤粉气流着火特性的实验研究

在沉降炉上,研究了神木煤和褐煤在不同煤粉浓度和不同氧气浓度下着火特性的变化.存在一个使着火温度最低的煤粉浓度.煤粉气流的着火温度随着氧气浓度的升高而降低.神木煤当煤粉浓度在氧气浓度为40%、煤粉浓度为0.57 kg/kg时,着火温度为428℃,神木煤在此时足以替代油作为电站锅炉点火启动和低负荷稳燃的燃料.着火前期物CH4、CO随着氧气浓度的升高,峰值上移,也就意味着着火点向上移动,当氧气浓度大于60%时,煤粉表面有烧结现象使着火点下移.富氧条件下煤粉燃烧时易烧结.     

基于富氧燃烧的超高温火焰点火实验研究

为应对火电机组锅炉内燃式点火燃烧器存在的结焦和烧损问题,提出了一种基于富氧燃烧的超高温火焰点火方法。利用热态实验的方法研究了超高温火焰发生器在纯氧条件下的着火特性,重点分析了火焰特征与氧气体积流量的内在联系,提出外燃式富氧-煤粉燃烧器模型,并通过实验研究了该燃烧器点燃贫煤煤粉气流的实际情况,分析了给煤量和氧气体积分数对煤粉燃烧的影响。结果表明:在纯氧助燃条件下,超高温火焰发生器能够产生温度高达1 970℃的眩白色燃油火焰;本方法产生的煤粉火焰的最高温度达到947℃,煤粉气流的最佳煤粉浓度为0.35 kg/kg,最佳氧气体积分数范围为33%～37%。     

煤粉热解特性对其富氧气氛下着火机理的影响

利用非等温热重分析法对两种烟煤的热解特性及富氧下的燃烧特性进行研究.实验结果表明,煤粉中低温下的热解行为对其富氧气氛下的着火机理有明显影响.挥发分初析温度低、热解特性指数D大的煤,随着氧体积分数的增加,着火方式逐渐由非均相转变为均相.而挥发分初析温度高、D较小的煤,着火方式则无明显变化.热解活性高的煤,在着火机理转变后,着火温度显著降低,但燃尽温度基本不受影响.氧体积分数提高后两种煤粉的燃烧特性指数S都有所增大,但相同氧体积分数下不同煤种之间的S相差不多,说明着火机理的改变对S无明显影响.     

燃煤粉锅炉受热面结焦及预防

燃煤粉锅炉，主要适用于燃烧反应低的无烟煤和贫煤的混合煤质，其结构与常规燃煤锅炉不同，易于实现燃烧过程的多级配风。即可控制着火阶段的着火温度，又可加强燃烧后的混合，促进低反应燃料的燃烬，这样强化了稳燃条件，在烧无烟煤和贫煤的混合煤时。     

掺混比对半焦与烟煤混合燃烧及NO_x排放特性影响的试验研究

在350 kW中试煤粉锅炉上研究了热解半焦掺混比对神华烟煤与神木半焦混合燃烧时着火特性、燃尽特性以及NO_x排放特性的影响,测量了不同轴向位置处炉膛温度以及O_2体积分数、CO体积分数和NO_x质量浓度等参数。结果表明:随着掺混比的增大,着火性能变差,着火距离增加且着火温度升高,主燃烧区出口NO_x质量浓度逐渐增大;采用EGA气体释放法分析燃料着火点时,CO释放法对掺混比为60%和100%的燃料适合,NO_x释放法在分析高挥发分烟煤的着火时效果更好;纯半焦燃烧时燃尽率最低,掺混高挥发分烟煤对整体燃尽有较大改善。     

锅炉燃烧调整对NOx排放和锅炉效率影响的试验研究

在2台典型的1025 t/h锅炉上进行了燃烧调整降低NOx排放浓度的试验研究,通过改变过量空气系数、辅助风配风方式、运行负荷和制粉系统运行方式等,测定了锅炉尾部烟道NOx排放浓度,分析了锅炉运行工况、运行方式对NOx排放的影响.结果表明:降低过量空气系数,烟煤锅炉NOx减排效果比贫煤锅炉好得多;降低负荷,烟煤锅炉的NOx排放量降低值较大;缩腰式配风的NOx排放浓度比均匀配风方式约降低10%,制粉系统的运行方式影响炉内燃料的燃烧状态和温度分布,也影响NOx的生成和排放.在不降低锅炉效率的前提下,调整燃烧工况,可降低锅炉排放NOx浓度1O%～20%.     

流化床O_2_CO_2燃烧_氧浓度对NO_x和N_2O的影响

循环流化床能实现高氧气浓度下的O2/CO2燃烧,进而减少燃烧室尺寸并降低再循环烟气量.本研究使用两种烟煤、一种褐煤,分别在15 kW循环流化床试验系统和0.15MW循环流化床试验系统上进行试验,研究了氧气浓度对NOx和N2O的影响.结果表明,3个煤种均在一次风氧气浓度44.3％ ～55.3％、二次风氧气浓度43.2％～ 60.2％下实现稳定燃烧.氧气浓度约50％燃烧时,煤中氮向NOx的转化率降低到空气气氛燃烧的19％ ～ 60％,煤中氮向N2O的转化率降低到空气气氛燃烧的20％ ～81％.     

贫煤锅炉改烧烟煤综合改造技术的应用

采用贫煤锅炉改烧烟煤综合改造技术对1台存在NO_x排放浓度高、排烟温度较高、锅炉效率低等诸多问题的330 MW贫煤机组进行改造,改造后燃烧系统稳定,制粉系统未出现爆炸、煤粉积燃;各改造受热面没有爆管、泄露等现象,真正达到了"零事故"的预定指标。机组满负荷条件下安全、稳定运行,汽水参数正常,各项主要技术指标均达到设计要求。在设计煤质工况下且机组300 MW及以上负荷的工况下,锅炉效率可以提高至92.5%以上,降低供电标准煤耗8.51 g/(kW·h),省煤器出口NO_x浓度约为240~280 mg/Nm~3。     

烟煤与石油焦掺混燃烧特性研究

以小型试验台上煤焦混粉燃烧试验为基础,对烟煤与石油焦的燃烧特性,混合粉的着火性能,燃烧特性,以及煤粉细度,配风条件和热负荷强度对燃烧过程的影响进行了分析研究。     

不同一次风浓淡比下半焦与烟煤混燃热态实验研究

在350 kW热态中试炉上开展一次风浓淡比(煤粉质量流量比)对一次风着火特性影响的热态实验研究。通过测量燃烧器下游主燃区不同轴向位置、径向位置处的炉膛温度、O_2体积分数、CO体积分数以及NO_x质量浓度等参数,研究浓淡比对神华烟煤与神木半焦混合燃烧时(掺混比为50%)着火特性和NO_x质量浓度的影响。结果表明:除了浓淡比为1.0,混合燃料浓侧射流着火燃烧均优于淡侧,焦炭稳定燃烧位置向炉膛上游移动,O_2消耗及燃烧产物生成也主要集中在浓侧;随着浓淡比的增加,着火距离减小,高温区燃烧稳定性增强,NO_x质量浓度大幅降低,但浓淡比为3.8和5.0时,主燃区出口中心NO_x质量浓度差值仅为20.27 mg/m~3,差距较小,推荐半焦混合燃烧的合适浓淡比为3.8～5.0。     

墙式布置锅炉不同燃尽风率下燃用低挥发分煤的燃烧及NOx生成特性

某电厂4号墙式布置机组燃用无烟煤和贫煤混煤,炉膛出口NOx排放质量浓度高达1 272 mg/m3 (6%O2),采取中心给粉旋流燃烧器(CFR)和两层燃尽风对其燃烧系统进行低NOx技术改造。采用数值仿真和改造后工业试验相结合的方法,研究了改造方案可行性。结果显示：不同燃尽风(OFA)风率条件下,低挥发分煤均能实现稳定燃烧;随OFA风率增加,主燃区化学当量比减小,O2质量分数降低,燃烧反应速度降低,高温区域范围呈缩小趋势,温度沿炉高分布更为均衡,主燃区相对低温贫氧氛围有效抑制了低挥发分煤燃烧条件下的NOx生成;27.50%的OFA风率条件时,炉内温度分布均衡,NOx排放质量浓度845.1 mg/m3,最终选定的OFA风率为27.50%。改造后工业试验显示,NOx排放质量浓度降为833.4 mg/m3,降幅达34.5%。数值仿真结果和改造后工业试验数据相吻合,证明机组低NOx技术改造方案可行。     

调峰型低NO_x浓淡燃烧技术的研究与应用

根据作者提出的“充分发挥向火侧一次风着火优势,形成稳定着火源”的燃烧稳定性原理,研制了一种适用于四角燃烧煤粉锅炉的新型燃烧器──调峰型低NOx可调水平浓淡燃烧器。该燃烧器的煤粉浓缩机构及煤粉浓度调节机构简单、可靠。向火侧与背火侧浓度比在1～4的大范围内可调节,保证了锅炉在变负荷工况下实现最佳浓淡比燃烧。工业应用证明：该燃烧器在燃用陕西贫煤时,机组负荷≥50％时不需投油助燃而能稳定燃烧。     

气化半焦加压着火特性及燃烧稳定性研究

在单炉膛双吊蓝加压热重分析仪上对气化半焦的加压着火特性和燃烧稳定性进行了较为系统的试验和理论研究,考察了半焦种类、总压、氧浓度、粒径和加热速率等因素对半焦着火特性和燃烧稳定性的影响规律。并以纯碳测试数据为基准,提出了燃烧稳定性的判别指数RW。研究表明,半焦的挥发份含量、固定碳含量以及孔结构是影响半焦着火温度的主要因素。随着总压和氧浓度的提高以厦粒径的减小,半焦的着火温度下降,燃烧稳定性提高;随着加热速率的增加,半焦的着火温度明显上升。     

低氧气氛下煤粉燃烧特性及动力学

采用热重分析仪研究了不同煤粉在烟气气氛下的燃烧特性,考虑了升温速率和氧气浓度对燃烧特性的影响。研究结果表明:低氧条件、高升温速率下,煤粉的TG、DTG曲线均向高温区靠近,燃烧速率变慢,燃尽时间增长;改变氧气浓度和升温速率对煤的着火温度影响不大,在一定氧浓度(5%~15%)范围内,高水分低阶煤采用烟气干燥输送的制粉系统,能满足其安全性要求;氧气浓度和升温速率主要对煤的燃烧阶段产生影响,随着升温速率的升高和氧浓度的降低,燃尽温度明显升高,且氧浓度对燃烧特征参数的影响大于升温速率的影响。此外,采用Coats-Redfern积分法对煤粉在程序升温过程中的燃烧反应做了相应的动力学分析。结果表明:氧气浓度和升温速率的变化均对活化能产生影响,且随着氧气浓度的降低,煤阶对活化能的影响逐渐减弱。     

流化床O_2_CO_2燃烧_氧浓度对粒径的影响

为研究氧浓度对燃料粒径的影响,在15 kW循环流化床试验系统和0.15 MW循环流化床试验系统上进行不同氧气浓度、不同燃料、不同粒径的燃烧试验。试验结果表明,燃烧高挥发分的煤时,氧气浓度对燃料的热破碎有较大影响,进而影响燃料粒径。50%左右氧气浓度下时,燃烧高挥发分燃料,平均粒径要比在常规空气下燃烧增加约35%。低挥发分的神木半焦在燃烧过程中热破碎较弱,氧气浓度对热破碎特性影响不大,粒径和空气燃烧条件下无明显差异。     

一次风速度对煤颗粒群着火特性影响的实验研究

利用Hencken型平面携带流反应器,研究了一次风速度对两种高挥发分褐煤和一种贫煤射流着火特性的影响.实验结果表明,低雷诺数(Re=878)条件下,贫煤煤粉气流先后发生外层单颗粒着火燃烧和内层颗粒群着火燃烧,煤粉颗粒着火和燃烧轨迹十分规则.但在高雷诺数(Re=4,392)条件下,贫煤煤粉气流更难形成群燃火焰,呈现出暗红色火焰.随着一次风速度的增加,尽管煤粉颗粒的停留时间减小,但湍流强度的增加使颗粒加热速率以及挥发分析出的强化作用占主导,使得煤粉气流的着火距离减小.此外,群燃火焰在挥发分聚集到一定程度后产生,是颗粒群燃烧的特有现象,而煤种挥发分含量的增加和有效聚集有利于群燃火焰的出现.     

近炉内燃烧条件下煤粉着火及燃烧特性研究

本文在光学诊断型携带流煤粉反应器系统上开展煤粉着火及燃烧特性初步研究,通过数值模拟手段说明了试验系统设计和试验配气方案的合理性,考察了环境温度、环境氧浓度、煤种对煤粉着火延时及主燃烧段长度的影响。研究表明:在近炉内燃烧条件下,粒径为53~80μm烟煤煤粉和褐煤煤粉两者的着火延迟时间以及挥发分着火延迟时间都随着环境温度的提高而变短;褐煤煤粉主燃烧段长度比火焰中挥发分的主燃烧段长25 cm左右,比之前研究的高氧浓度环境下两者的差值更大;与烟煤相比,褐煤燃烧反应性对环境温度提高更加敏感。