玉米秸秆成型生物炭燃烧特性与动力学分析

采用热重法对玉米秸秆成型颗粒及生物炭燃烧特性及动力学进行研究,并考察不同升温速率下(10、20、40℃/min)对320、500℃热解生物炭燃烧特性的影响,分析其燃烧特性及动力学参数。结果表明:玉米秸秆成型颗粒炭化后其燃烧热重分析(DTG)曲线呈现多峰状态,峰整体向高温区转移;玉米秸秆成型颗粒的着火温度和燃尽温度均小于生物炭,综合燃烧特性指数(SN)大于各温度热解炭化后样品。随着炭化温度的升高,成型生物炭着火温度和燃尽温度升高,SN减小;一级反应动力学能很好地描述各样品的燃烧动力学,相关系数(R~2)均高于0.9。     

基于Fluent的多种生物质颗粒燃烧数值模拟

基于ANSYS FLUENT(有限元商用计算流体力学)软件模拟烟煤、花生壳、落叶松、玉米秸、稻秆和棉秆6种颗粒在圆筒形燃烧室中的燃烧。对比分析了这6种燃料颗粒燃烧时燃烧室内各截面温度、不均匀系数、氧气质量分数和NO_x质量分数分布。模型燃烧室直径为1 m,长度为10 m。在燃烧室中心径向0.125 m范围内燃料颗粒通过流速为50m/s的高速气流以0.1 kg/s的质量流量喷入燃烧室,在径向0.125~0.5 m范围内通入流速为15 m/s的空气。燃料颗粒粒径为40μm,密度为1 200 kg/m~3。研究表明:高热值的燃料在各个截面上的最高温度均高于低热值燃料,烟煤、花生壳、落叶松、玉米秸、稻秆和棉秆燃烧时燃烧室最高温度分别为2 643.26、2 260.37、2 190.83、2 163.35、2 130.37和2 060.83 K;生物质燃料的温度分布均匀程度优于烟煤;生物质燃料产生的NO_x明显较少,其中棉秆最少;在余气系数均为1时,各燃料燃烧时燃烧室内最高温度均有所提高,但是整体仍然满足高热值燃料温度高于低热值燃料的规律。     

煤燃烧过程中硫析出特性的影响因素研究

由于煤中硫赋存形态和实际操作条件的不同,硫的析出受多种因素的影响。本文通过结合改造后定硫仪的实际燃烧条件来设计正交实验,用以考察不同因素对硫析出的影响。实验结果表明:停留时间对硫析出的影响最大,炉内温度的影响次之,空气流量的影响最小。本文并进一步分别考察了不同停留时间、炉温、空气流量等因素各自对硫析出的影响。     

玉米秸秆成型颗粒快速燃烧特性及反应动力学研究

基于等温热重分析技术,采用化学动力学法拟合燃烧过程中质量损失率与时间的单方程模型,对不同燃烧温度与成型密度下柱状玉米秸秆成型颗粒的快速燃烧特性进行研究。结果表明:玉米秸秆成型颗粒在600℃下成型密度较大,燃尽时间较长,到达热失重速率(DTG)曲线峰值时间较长;相同密度的成型颗粒,随温度的升高,燃尽时间缩短,DTG峰值高度越高,到达峰值的时间越短;在该实验变量控制范围内,成型密度和外部环境温度对燃尽率无明显作用;通过动力学计算得到玉米秸秆成型颗粒的反应级数在0.5~0.7之间。由实验数据曲线拟合得到拟合方程,求解出活化能E及指前因子A。     

富氧燃烧节能新技术——高分子富氧滤气簿膜富氧技术及其应用简介

一、前言: 使用富氧空气(或纯氧)强化燃烧可以获得高温和很好的节能效果。如燃烧某种燃料油时,燃烧用空气中的氧的浓度由21％增加到22％,其理论燃烧温度提高80℃,如燃烧空气中氧气的浓度由21%增到25～30％时,可以节约燃料8～29％,当富氧到45％时,在炉温1200℃下,可以节约33.5％的燃料或再高些。     

烘焙棉秆的成型特性影响研究及工艺优化北大核心CSCD

文章以棉花秸秆为研究对象,对其进行烘焙预处理以提升燃烧特性与热值并降低粉碎能耗。采用单因素实验研究了成型压力、成型温度和原料含水率对烘焙棉秆成型燃料的松弛密度、吸湿性和抗压强度3个特性评价指标的影响。基于单因素实验开展了正交实验,探讨三者间的相互作用并对热压成型过程进行工艺优化。结果表明:烘焙预处理提高了棉秆的燃烧稳定性及粉碎效率,烘焙棉秆的粉碎能耗与棉秆原样相比降低了66.6%;在烘焙棉秆的热压成型过程中,成型燃料的特性评价指标在合适的压力范围内(3~23 kN)均随着成型压力的增大逐渐提升;而随着成型温度和原料含水率的增加,特性评价指标均呈现先上升后下降的趋势,并分别在成型温度为115℃和含水率为9%时出现拐点。根据正交实验得出烘焙棉秆热压成型的最佳工艺条件:压力为18 kN,温度为100℃,含水率为9%,此时制得的成型燃料的松弛密度、抗压强度和吸湿性分别达到1.220kg/m3,8.17 MPa和8.45%,完全符合我国生物质颗粒燃料的行业标准。     

空气预热温度对生物柴油火焰特性影响研究

利用高速摄影法及数字图像处理技术得到生物柴油燃烧火焰图像,并通过Matlab软件求取火焰长度和面积,研究了空气预热温度对火焰形态、长度、面积的影响。实验中共设定了9个空气温度：20℃、80℃、140℃、220℃、290℃、350℃、400℃、450℃和500℃。结果表明：空气预热温度较低时,生物柴油火焰结构分散、主要燃烧区（火焰亮度较高区域）面积较小且连续性差;空气预热温度升高后,火焰结构更紧凑、主要燃烧区面积增大、亮度明显增加、连续性变好。各个工况下火焰长度和面积不是一个定值,而是在一定范围内剧烈地震荡,随着空气预热温度的升高,火焰平均长度和平均面积有相近的变化趋势：先明显减小,再逐渐上升。     

空气温度对甲醇燃烧影响的数值模拟研究

甲醇是一种清洁燃料,在燃烧污染物排放方面比天然气还有优势。但是由于缺少专用的燃烧设备,限制了甲醇在工业领域的大规模推广应用。甲醇的一个重要特性就是汽化潜热大,单位质量的汽化潜热约为汽油的3.7倍,约占到其低位热值的6%。如果采用压力雾化方式燃烧,甲醇在汽化过程中从周围环境吸收大量热量,会造成局部区域温度降低,给燃烧的稳定性造成一定的影响。采用高温空气燃烧可以加速甲醇的蒸发,提高局部区域的温度,改善燃烧稳定性。通过数值模拟方法分析了空气温度对甲醇燃烧过程的影响,为高温空气甲醇燃烧机的设计提供参考。数值模拟结果表明:(1)提高空气温度可以有效提高甲醇的蒸发速率和燃烧效率,有利于提高燃料的利用率;(2)空气温度的升高会导致NO_x排放明显增加。     

生物质成型炭燃烧特性研究

使用固定床反应器对成型棉秆、成型木屑及二者混合成型生物质进行炭化实验,利用快速氧弹量热仪、热重分析仪等对生物质炭的成型质量、着火温度、燃尽温度和综合燃烧系数S进行研究。应用Coats-Redfern积分法建立其氧化反应动力学模型,分析成型炭的反应动力学参数和燃烧机理。结果表明,随着炭化温度的升高(400～600℃),成型炭的热值提高,灰分产率增加,燃烧性能变差。相同炭化温度下,棉秆成型炭的燃烧性能优于木屑成型炭,但灰分高、热值低。在木屑中掺混棉秆可有效改善成型炭的燃烧性能。燃烧动力学方面,成型生物质炭化后,其燃烧过程由内扩散阻力控制的片状燃烧反应机理变成化学反应阻力控制的球状燃烧反应机理,反应活化能增加。通过先成型再炭化制得的成型炭,其灰分产率(4.9%～9.1%,wt)和固定碳产率(67.8%～83.8%,wt)均符合欧标要求,尤其灰分产率明显低于欧标;与商用机制烧烤炭相比,该成型炭燃烧性能优,反应活化能低(18.71～41.99 kJ/mol)。     

固定床玉米秸燃烧特性的实验研究

影响生物质燃烧特性的因素主要包括燃料长度、空气预热温度、送风量和燃料含水量。研究了上述因素对玉米秸的燃烧特性，包括指燃料失重率、炉内温度以及炉内的气体成分的影响，并对影响的机理进行了相应的分析。     

新型燃气低氮燃烧机设计理念及结构研究

与燃煤燃烧主要以燃料型NOx不同的是,燃气燃烧产生的氮氧化物主要为热力型NOx,因此燃气低氮燃烧技术与燃煤有很大不同。热力型NOx的关键控制参数是炉膛温度,故合理优化燃料与助燃空气的混合过程,使得炉膛温度更加均匀,避免局部高温的出现是燃气低氮燃烧的关键技术。另外,要求燃烧机除了有比较好的低氮特性以外,还要有极强的燃料适应性和负荷适应性。目前现有的燃气燃烧机在燃烧其设计燃料的情况下,燃烧效率和污染物排放都很不错,但如果燃料有一定的偏差,其稳燃特性不好,燃烧效率和污染物排放性能都急剧恶化。因此,一个好的超低氮燃烧机除了可以在燃烧设计燃料时达到非常好的燃烧效率和污染物排放标准,同时还应对燃料的变动具有比较宽的适应性,依然具有好的稳燃特性。     

生物质粉体在低NO_x燃烧器中燃烧的实验研究

为降低生物质直接燃烧过程污染物排放,提高燃烧效率,在给料量为12 kg/h的低NO_x生物质粉体燃烧器中进行燃烧实验,探究燃烧温度、过量空气系数(ER)和一、二次风比值对生物质粉体燃烧效率,NO_x、SO_2等污染物生成的影响。实验表明,燃烧效率与温度成正比。在800℃以下时,升高燃烧温度能显著提高燃烧效率;而在800℃以上时,温度对燃烧效率影响不大,但均能达到90%;实验结果还表明,当燃烧温度为800℃,过量空气系数为1.2,且一、二次风比值为60∶40时是实验条件下最佳工况点,此时效率为90.8%,NO_x浓度为282.94 mg/m3,SO_2含量为52.71 mg/m3。     

生物质可燃物燃烧特性实验对比

应用热分析、阴燃方法实验研究4种固体生物质可燃物(玉米粉、玉米秸、玉米秸所制热解炭和活性炭粉体)的燃烧特性。结果表明:1)在热分析仪中,玉米秸和玉米粉的热解、燃烧特性类似,玉米秸所制热解炭和活性炭燃烧特性类似;2)在阴燃反应器中,4种物质燃烧特性差异明显。自然状态下,玉米粉不能维持阴燃,玉米秸、玉米秸所制热解炭和活性炭3种物料粉末均可维持阴燃。3种物料在阴燃过程中床层收缩特性差异显著,物料内部温度也有一定差别。结合4种物料及其灰分的微观机构,分析其燃烧特性差异的原因。     

全自动轻油燃烧机的设计与分析

全自动轻油燃烧机技术是现代燃烧应用领域的发展方向之一。介绍了全自动轻油燃烧机的结构及其技术特点,给出了全自动轻油燃烧机燃烧头部件、燃油系统、空气系统及控制系统的一般设计方法,并对其设计进行了分析。     

生物质成型燃料链条锅炉结渣特性试验研究

为研究生物质成型燃料的结渣特性,本文采用生物质成型燃料链条锅炉燃烧设备,选择5种生物质成型燃料,采用工业锅炉节能监测方法和结渣率测定方法,对炉膛温度、过量空气系数及炉渣成分和灰熔融特征温度等对结渣率的影响进行了试验研究。试验结果表明,炉膛温度越高,过量空气系数越高,结渣率就越高;对大多数生物质成型燃料来说,软化温度越低,结渣率越高;当软化温度超过1 368℃时,不会发生结渣,燃用生物质成型燃料的锅炉,炉膛的出口烟温应低于1 000℃,可以减少结渣。另外,结渣也与生物质灰渣中的Si元素、碱金属元素及碱土金属元素有关,碱土金属可以抑制结渣,而碱金属和Si元素可促使结渣,从而为设计适合生物质成型燃料燃烧设备及改善燃料的燃烧性能提供依据。     

射流参数对高温空气燃烧影响的数值分析

利用fluent流体软件对一种蓄热式烧嘴燃烧性能的影响因素进行了数值分析。研究发现,适当控制预燃室内一次空气的喷入量,可增大火焰体积和温度的分布数值,增强炉温分布的均匀性和降低NOx排放;对比一次空气和煤气单预热时温度场的变化发现,煤气单预热时,火焰长度长,温度高;当两者双预热时炉膛整体温度显著增大;比较煤气和一次空气不同预热方式下炉温的均匀性,双预热时最好,不预热时次之,单预热时最差。     

水葫芦和大薸的生物质颗粒在O2/CO2气氛下燃烧的烟气排放特性

为研究水生生物质致密成型燃料在助燃气体为氧气,且浓度为21％的O2/CO2气氛下燃烧的烟气排放特性,以水葫芦和大薸致密成型颗粒燃料为研究对象,分析不同颗粒长度(2.5、2、1.5、1 cm)对其烟气排放特性的影响.结果表明:颗粒燃料长度的减小,能使颗粒的重量比表面积增大,颗粒燃烧更彻底,CO的排放总量与颗粒长度正相关,...     

生物质压缩颗粒的燃烧特性

采用TG-DTG热分析技术对麦秸、玉米秸、胶合板粉粒和松木粒4种生物质压缩颗粒的燃烧特性进行了实验研究,考察了其着火及燃尽特性,结合前人提出的综合燃烧特性指数,提出用相对失重速率进行计算.结果表明:生物质压缩颗粒与煤相比,其着火与燃尽温度均较低,燃烧迅速且集中;与生物质粉末相比,其固定碳的燃烧更平稳,燃烧时间延长.4种物质之中,松木粒综合燃烧特性最好,玉米秸最差.     

回转窑内生物质高温空气燃烧过程数值模拟

结合高温空气燃烧(HTAC)技术的特点,利用计算流体力学(FLUENT)软件,对回转窑内空间生物质在传统燃烧和不同温度下HTAC等3种典型工况进行了数值模拟与分析。计算结果表明:窑内生物质燃烧存在水分蒸发、挥发分逸出燃烧和焦炭燃烧的3个过程;高温低氧燃烧可以降低炉内温度峰值,使炉膛内温度场均匀,抑制NO_x的产生;提高空气温度和氧气体积分数可以加快燃烧过程;低氧燃烧时,要使燃烧完全,须提高过剩空气系数,同时还需要增加回转窑长度。     

煤粉与废塑料混合在模拟高炉风温下的燃烧试验研究

为了研究向高炉中混合喷吹废塑料和煤粉的可行性,在模拟高炉喷吹风温条件下改变空气流量、混合试样中的废塑料颗粒粒径和混合掺入废塑料比例进行燃烧性能(平均燃烧速率)研究。结果表明:空气流量对燃烧平均速率的影响最为显著,其次是塑料比例,塑料粒度对混合试样燃烧平均速率的影响最小;在高温燃烧下废塑料所产生的灰烬量低于煤粉。