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。     

基于正交设计的分级分区头部流动特性研究

针对某650 MW超超临界燃煤锅炉在深度调峰过程中燃用大同烟煤时无法稳定燃烧的情况开展研究,就如何提高锅炉在低负荷运行中稳燃性的问题,对原煤种进行掺混改良,改变不同富氧燃烧配风方式,利用计算流体力学模拟软件模拟了不同工况的炉内燃烧情况。模拟结果表明：由于锅炉降低负荷运行增加了原煤种的着火难度,固定碳含量低且挥发分高的煤种可以较好适应锅炉运行调整;富氧燃烧可以提高锅炉低负荷运行时的出口烟温,能满足后续脱硝处理的要求;随着富氧燃烧程度的增大,煤粉燃烧耗氧量增加,每秒燃烧的煤粉颗粒数增加,加剧了炉内的燃烧,使燃烧更稳定;当富氧浓度大于27%时,不能高效提高炉内温度,NOx排放量增多;当富氧浓度为27%时,炉膛出口NOx排放量按6%O2折算为负增长的最小值,是该锅炉低负荷投运较为理想的工况。     

煤粉复合旋流火焰燃烧特性研究（1）：实验研究

本文实验研究了煤粉复合旋流火焰燃烧特性，进行了包括３个典型煤种：褐煤、烟煤和无烟煤，在不同煤粉浓度下的燃烧试验，测量了火焰场的温度分布、气体组份分布、火焰周界辐射和煤颗粒燃烧参数，对火焰场特性、不同煤种影响和煤粉浓度作用做了较系统的试验研究，揭示了该燃烧方式的稳定着火、强化燃烧机理，获得了这种煤粉火焰的燃烧特性。     

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.     

一次氧化剂O2体积分数对富氧燃烧煤粉着火距离影响的数值模拟

对40 kW同轴射流富氧煤粉燃烧试验系统进行数值模拟,研究了在总体O2体积分数和氧化剂过量系数一定的条件下,不同一次氧化剂O2体积分数对同轴射流富氧燃烧煤粉着火距离的影响,分析了低一次氧化剂O2体积分数下富氧燃烧煤粉着火及火焰稳定性.结果表明:在总体O2体积分数为40％和氧化剂过量系数为1.15的条件下,当一次氧化剂O2体积分数为20.9％时,着火距离较小,为附着火焰;当一次氧化剂O2体积分数减小至14.6％、10.0％和5.5％时,着火距离明显增大,着火延迟,为分离火焰;适当提高二次氧化剂预热温度有利于低一次氧化剂O2体积分数下富氧燃烧的煤粉着火及火焰稳定.     

一次氧化剂O_2体积分数对富氧燃烧煤粉着火距离影响的数值模拟

对40kW同轴射流富氧煤粉燃烧试验系统进行数值模拟,研究了在总体O2体积分数和氧化剂过量系数一定的条件下,不同一次氧化剂O2体积分数对同轴射流富氧燃烧煤粉着火距离的影响,分析了低一次氧化剂O2体积分数下富氧燃烧煤粉着火及火焰稳定性.结果表明:在总体O2体积分数为40%和氧化剂过量系数为1.15的条件下,当一次氧化剂O2体积分数为20.9%时,着火距离较小,为附着火焰;当一次氧化剂O2体积分数减小至14.6%、10.0%和5.5%时,着火距离明显增大,着火延迟,为分离火焰;适当提高二次氧化剂预热温度有利于低一次氧化剂O2体积分数下富氧燃烧的煤粉着火及火焰稳定.     

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...     

不同试验规模的富氧煤粉燃烧研究进展

分析总结了不同规模燃烧试验装置上获得的富氧煤粉燃烧研究成果及进展,并对今后富氧煤粉燃烧的发展进行了展望。实验室规模研究表明,在相同O2浓度条件下O2/CO2气氛煤粉燃烧气体和颗粒温度比O2/N2气氛低,燃尽时间延长,但提高O2浓度可明显改善煤粉着火及燃烧特性。中试规模研究表明,再循环烟气比例、一、二次风O2浓度和二次风预热温度对富氧燃烧煤粉着火及火焰稳定性有重要影响。要达到与空气煤粉燃烧相匹配的燃烧与传热效果,O2/CO2气氛中O2浓度一般在27%～35%,此值主要与煤种有关。     

600MW超临界机组掺烧印尼褐煤_越南无烟煤试验研究

在设计煤种为优质烟煤、对冲燃烧方式的600 MW超临界锅炉上,进行了用神华、塔山等4种烟煤和印尼褐煤掺烧越南无烟煤的试验.通过燃烧调整手段可保证40%比例越南煤稳定燃烧,神华、印尼煤结焦性明显改善.但飞灰可燃物含量升高,飞灰粒径变粗.试验结果表明:无烟煤燃尽比着火稳燃更难解决,解决此问题并兼顾设备安全的有效手段为:煤粉细度应尽可能靠近无烟煤燃烧的要求.而一次风温、风量应按易燃煤种的要求控制.此外,煤粉浓度、旋流强度、集中给氧、易燃煤种的活性及锅炉负荷等都对混煤的燃烧有较大影响.     

锡林浩特褐煤燃烧特性试验研究

在热天平上对通过程序升温静态燃烧系统的试验,根据锡林浩特褐煤在不同粒度、不同升温速度和不同反应气氛下的TG/DSC曲线,研究着火温度、燃尽温度等特征参数,并根据动力学反应方程确定试验煤种的表观反应动力参数;在一元煤粉气流燃烧模拟系统试验台上,研究直流燃烧情况下,氧浓度、煤粉浓度、煤粉细度、炉壁温度与褐煤燃烧特性、结渣特性及烟气污染物排放特性的关系;研究在分级燃烧条件下燃烧产物中有害成分的生成、燃尽度变化及结渣特性的关系;研究一次风速及煤粉浓度对试验煤种的着火特性、燃烧特性及有害物排放特性.     

基于O2/CO2气氛的煤粉燃烧性能研究

采用热重分析法研究富氧燃烧(O_2/CO_2)气氛、O_2体积分数和煤粉活性对褐煤、烟煤、无烟煤3种煤粉燃烧性能的影响,并进行分温度区间的燃烧反应动力学分析。结果表明:褐煤和无烟煤发生非均相着火,烟煤发生均相-非均相着火;相比空气气氛,O_2体积分数相同的O_2/CO_2气氛下煤粉的着火温度和燃尽温度升高,燃尽时间延长;在O_2/CO_2气氛下,当O_2体积分数增大时,煤粉着火温度和燃尽温度降低,燃尽时间缩短;相同气氛下,煤粉活性显著影响其着火和燃尽;根据综合燃烧特性指数判断,增大O_2体积分数显著改善了煤粉的燃尽特性;在低温区,煤粉燃烧属于0.3级反应,在高温区则为1～2.5级反应。     

煤粉燃烧稳定性指数的建立

利用沉降炉试验系统进行煤粉着火燃烧特性的试验研究，得到反映煤粉着火燃烧放热情况的烟温温差分布曲线，利用烟温温差分布曲线和着火温度指数建立判断煤粉燃烧稳定性的指数Wc。通过Wc可以对不同煤种的燃烧稳定性进行定量分析比较，进而为电厂安全选用新煤种提出依据。     

典型煤质富氧着火特性试验研究

针对火电机组低负荷条件下燃烧不稳定等问题,采用哈尔滨锅炉厂有限责任公司煤燃烧特性试验炉对三种典型煤质进行不同富氧条件下的着火特性试验。试验结果表明:随着一次风氧气浓度增加,三种煤质着火温度都有所降低,但半焦(SH)着火温度降低幅度较小,而贫煤(XY)和烟煤(HB)着火温度降低幅度都呈现先大后小的趋势。此外,通过比较三种煤质着火温度,发现贫煤着火温度明显高于其他两种煤质,而烟煤除了在一次风氧气浓度为21%条件下着火温度高于半焦,其他工况下都低于这两种煤质。本次研究为今后火电机组低负荷稳燃和灵活性改造提供依据和数据。     

煤粉气流强迫点火特性试验研究

在一座小型煤粉燃烧试验台上,对不同条件下,两种煤粉气流的强迫点火特性进行了试验研究。结果表明,用火炬引燃煤粉气流,存在一个对应于最低煤粉浓度的最佳点燃速度;煤粉气流的着火界限主要受初始温度、点火源温度、煤种和煤粉细度的影响;提高煤粉气流的初始温度、点火源温度和煤粉细度均可使着火范围变宽,挥发份含量高的煤种点火容易。在相同条件下,直流煤粉气流比旋转煤粉气流容易点燃。     

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．     

富氧煤粉气流着火机理的实验研究

针对环境氧浓度发生变化时,煤粉气流的反应动力学级数和机理都会发生变化的情况,采用一维火焰炉对神木烟煤在富氧条件下的着火机理进行了实验研究.结果表明:采用着火时烟气中CO和CO2体积分数的变化规律来判断煤粉气流的着火是可行的;当环境中氧气体积分数从21%升高到40%时,神木烟煤的着火完成了从均相着火向多相着火的转变,同时随着着火温度的降低,着火时刻烟气中热解产物的含量迅速降低.     

高炉氧煤燃烧器中煤粉燃烧过程的数值模拟

本文采用颗粒相连续介质－轨道模型对同轴射流渐扩式高炉氧煤燃烧器内煤粉燃烧过程进行了数值模拟。数值模拟结果表明，同轴射流渐扩式氧煤燃烧器在适当的射流速度比条件下，可在氧煤枪出口后方诱导出回流区及低速区，有利于延长煤粉在直吹管内的停留时间，改善煤粉在热风管中加热、挥发和挥发份的着火条件，改善氧气和煤粉的混合，提高煤粉燃烧区的氧气浓度。     

不同富氧配风方式下墙式切圆锅炉低负荷燃烧特性数值模拟

针对某660 MW超临界墙式切圆燃烧直流煤粉锅炉在30%负荷下无法长时间稳定燃烧的问题,选取多种富氧配风方式对其进行低负荷下富氧燃烧改造的数值模拟研究,对比分析该电厂30%负荷下空气工况及改造后3种富氧配风工况下炉内速度场、温度场和氧浓度场等各项模拟参数。结果表明:在30%负荷下,通过开启不同层一、二次风喷口及在中间层通入富氧二次风的配风方式,使得煤粉燃烧特性得到明显改善,煤粉在炉内停留时间增加,燃烧器浓、淡侧煤粉气流都能及时地着火燃烧,主燃烧器区温度维持在1 750 K以上,较初始工况提高了近200K,为锅炉低负荷稳定燃烧提供了有利条件,工况三是该墙式切圆锅炉低负荷下较为理想的运行工况。     

超浓相火焰燃烧难燃煤探讨

研究表明，煤粉气流着火存在最佳煤粉浓度，在最佳浓度时火焰传播速度和温度可达到最大值，试验得知难燃煤粉气流从喷嘴出口的最佳风、粉重量比接近1.0时着火、燃烧稳定。将一次风粉混合物通过喷嘴前的分离器，分离成超浓和稀淡两股，分别送入炉膛四角内外并列下倾布置的对应喷嘴，形成炉膛中央的浓粉区，近墙四周为富氧淡粉的“风包粉”气流，构成下射“W”形新的切圆旋转燃烧，利于难燃煤及早着火、稳定燃烧、充分燃烬。文中简要介绍燃烧器设计和调控要点     

O_2/CO_2气氛下粒径对煤粉燃烧特性的影响

利用热重分析法研究了粒径和氧气浓度对煤粉O_2/CO_2燃烧特性的影响。结果表明,在O_2/CO_2气氛中,减小煤粉粒径能和提高氧浓度均可以改善阳泉无烟煤的燃烧特性。随着氧浓度增加,煤粉的着火温度和燃尽温度均有所下降,燃尽时间缩短,煤粉的反应活性增强。