精细水煤浆的颗粒分形特征对燃烧特性的影响规律

利用神华、兖州和淮南3种煤制备了精细水煤浆,并对精细煤粉颗粒的粒度分布与表面分形特征、精细水煤浆的流变特性和不同升温速率下的燃烧特性进行了研究。结果表明随着精细煤粉的表面分形维数增大,其比表面积增大,粒度、孔径均相应减小,相同浓度下的精细浆的表观黏度值上升,精细水煤浆的着火温度和燃烧反应活化能降低。其中表观黏度值以淮南精细浆与兖州精细浆增加较多,在100 s^-1下都增加了740 mPa·s。着火温度和燃烧反应活化能都以淮南精细浆降低最多,其着火温度降低了41.36℃,燃烧反应活化能降低了77.71 kJ·kmol^-1。     

运用生命周期评价分析精细水煤浆的环境效应

采用生命周期评价(Life Cycle Assessment,LCA)方法,结合SimaPro评价软件,对精细水煤浆和柴油的制备及燃烧整个生命周期对环境的影响进行评价,评价过程包括特征化、损害评价、标准化、加权评估四步骤;结果表明,特征化分析精细水煤浆部分阶段相对柴油生命周期阶段更具环境危害,但最终加权评估分析得出柴油系统比精细水煤浆系统对生态环境的危害更为严重。     

运行参数变化对水煤浆流化燃烧过程的影响

为了深入了解水煤浆流化燃烧过程的规律,以"小室"为基础,结合流化床内气固两相流动及传热、水煤浆燃料的热解、挥发分及焦炭燃烧、污染物生成等子模型,建立了水煤浆在流化床锅炉中燃烧的综合数学模型。分析了当水煤浆流化燃烧装置锅炉负荷、过量空气系数及燃料中的挥发分份额等参数发生变化时炉内有关参数沿炉膛高度方向的变化规律。研究结果表明,与燃煤流化床锅炉相比,水煤浆燃烧锅炉炉膛底部的温度明显较低。另外,锅炉负荷越大,炉内温度越高,燃烧条件越好;过量空气系数对燃烧的影响并不是单调变化关系;煤种挥发分越高越有利于燃料的燃烧。     

水煤浆在双锥逆喷燃烧器内燃烧过程的数值分析

为了研究煤粉和煤浆在双锥燃烧器内燃烧过程的区别,应用计算流体软件Fluent,对14 MW逆喷双锥燃烧器建立了燃烧过程的热态模型,分别进行煤粉和水煤浆的燃烧过程模拟研究。结果发现:水煤浆和煤粉的速度场基本类似;水煤浆中水分汽化增大了燃烧器的阻力,使离散相颗粒在燃烧器内的停留时间增加;由于水分高,水煤浆着火位置较煤粉延后110 mm;燃用水煤浆的燃烧器内平均温度和出口温度分别比燃用煤粉低162 K和199 K;水煤浆火炬的核心温度区比煤粉火炬提前438mm,且水煤浆火炬刚性更强,但衰减速度较快。水煤浆的燃烧特性处于逆喷双锥燃烧组织控制的有效范围,证明该燃烧组织原理是解决水煤浆燃烧温度与效率之间矛盾的有效方法之一。     

小直径水力旋流器的研制

柴油机替代燃料-精细水煤浆在柴油机上燃烧一段时间后,供浆泵柱塞偶件间就会积存大量未燃烧的超细煤粉,既而造成柱塞偶件卡死.为避免这一现象发生,在制备精细水煤浆时就要将能够进入的超细煤粉选出,然后再制浆.小直径水力旋流器可以对超细煤粉进行分级,因此应用两相流体理论和旋流器工艺设计原理,设计并制造了小直径可调节型水力旋流器,经过实践证明效果良好.     

水煤浆燃烧技术的现状与发展

描述了中国水煤浆燃烧技术的发展历程和现状,并对水煤浆燃烧技术的关键设备进行介绍和分析,最后分析了水煤浆燃烧技术未来的发展方向。     

以精细水煤浆为燃料的局域能源战略

通过精细水煤浆制备的经济分析及其特性介绍，规划设计了精细水煤浆的泵送过程及能源站建设，并分析了其运行的经济性，展示了精细水煤浆作为替代能源的巨大发展潜力。     

双锥燃烧器燃用污泥水煤浆的燃烧特性和数值模拟

为促进城市污泥的资源化利用,解决污泥物理处置中存在的二次污染问题,以及传统污泥干化焚烧中干燥成本高的问题,提出了将污泥浆与煤粉掺混制备污泥水煤浆,利用具有强化燃烧功能的中心逆喷双锥燃烧器燃烧的技术思路。通过热重分析试验对比了煤粉、水煤浆、污泥水煤浆的燃烧特性,并利用数值模拟研究污泥水煤浆在双锥燃烧器上的燃烧特性,通过降低二次风量、提高二次风旋流强度及二次风温度等强化燃烧的措施,研究污泥水煤浆在双锥燃烧器上应用的可行性。污泥水煤浆的基础燃烧特性试验结果表明,水煤浆中水分超过35%,除影响燃料热值外,水蒸发吸热是影响污泥水煤浆燃烧过程着火和燃尽的关键因素。由于水分的存在,水煤浆起始着火温度高于煤粉11. 3℃,燃尽温度低于煤粉13. 6℃,其最大吸热速率为0. 504 k W/kg,占水煤浆最大放热速率的56. 05%,总吸热量为1. 917 MJ/kg,占燃烧放热量的9. 94%;掺烧20%污泥时,污泥水煤浆起始着火温度高于水煤浆12. 3℃,燃尽温度低59. 1℃,水蒸发吸热量为0. 546 kW/kg,比水煤浆燃烧高8. 4%,总放热量为16. 88 MJ/kg,比水煤浆燃烧低12. 5%。通过采用双DPM的离散相数值模拟模型,充分考虑污泥水煤浆燃烧时水蒸发过程的影响,对污泥水煤浆燃烧的数值模拟更接近实际结果。14 MW双锥燃烧器的污泥水煤浆燃烧模拟结果表明,直接使用现有双锥燃烧器无法实现污泥水煤浆的稳定燃烧,仅可燃烧水含量为25%左右的污泥水煤浆。污泥水煤浆中水含量由0增至35%时,平均每提高1%水含量,燃烧器出口温度下降7. 95℃,燃烧器内平均温度下降7. 69℃;水含量为35%时,燃烧器内平均温度降低269℃,燃烧器出口平均温度降低278℃。污泥水煤浆在双锥燃烧器内的燃烧,可通过降低二次风量、增加二次风旋流强度、提高二次风温度等强化燃烧措施实现。二次风旋流强度由1变为2时,燃烧器出口平均温度提高20℃,二次风量减少为理论空气量的0. 6,燃烧出口平均温度提高203℃,综合使用降低二次风量、增加旋流强度和提高二次风温的措施后,燃烧器出口平均温度提高289℃,基本接近该燃烧器燃用煤粉时的燃烧条件,双锥燃烧器基本可达到稳定燃烧污泥水煤浆的目的。     

水煤浆在垃圾焚烧炉中的应用

为探索水煤浆在垃圾焚烧炉内燃烧的稳定性与经济性,弥补垃圾热值不足,提高垃圾焚烧的稳定性和发电量,采用合适的浆液输送和雾化设备,对南海环保电厂垃圾焚烧炉进行了水煤浆代油助燃垃圾焚烧的改造。在原垃圾焚烧炉的炉膛和二次燃烧室分别布置两台水煤浆燃烧器,运用合理的设计与操作程序,使水煤浆与压缩空气的压力合理匹配,实现了水煤浆在波动的焚烧炉内稳定雾化、燃烧。水煤浆代油助燃的调试运行表明,在南海环保电厂用水煤浆代油助燃焚烧垃圾,利用烟气余热发电,可以达到垃圾焚烧炉运行稳定、提高垃圾余热发电量的目的。     

水煤浆燃烧技术及其发展

分析了水煤浆雾化燃烧的技术状况、应用方向和存在问题，介绍了水煤浆流化—悬浮高效洁净燃烧新技术及其优点，结合实践应用情况，分析了发展水煤浆流化—悬浮燃烧技术的意义和应用前景。     

Coal fuel slurry for internal combustion engines

A technoeconomic study of the production of coal-water fuel slurry for internal combustion engines and thermal power plants was performed. Based on the accumulated experimental data, it was found that, in the calculations of the fuel efficiency of coal-water slurries, the production costs were incorrectly taken into account; this led to a doubtful conclusion that the replacement of petroleum fuel oil and gas by the slurries is technically and economically feasible. Considerable expenses of the development of a technology for the production and transportation of coal-water fuels were not compensated in a number of countries. Conditions for the profitability of the preparation and use of coal-water suspensions in internal combustion engines and at thermal power plants were formulated.     

水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术研究与应用

在深入研究的基础上,作者提出了水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧新技术,并进行了工程实践。该技术可用于新型系列水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧锅炉的开发,并将各种型式的低效链条炉排锅炉、往复炉排锅炉、煤粉锅炉、鼓泡流化床锅炉、燃油锅炉改造成先进水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧锅炉。文中介绍了该技术的特点与原理及工程实践。     

带点火功能的水煤浆烧嘴及应用

简要介绍开发研制的带点火功能的水煤浆烧嘴,由此使水煤浆气化采用水冷壁气化炉成为可能.可以进一步提高水煤浆气化炉的温度,以适应于高灰熔点的煤种.该烧嘴已成功应用于山西丰喜肥业集团.     

水煤浆MILD燃烧数值模拟研究

为解决水煤浆常规燃烧存在的运行稳定性差等问题,以IFRF炉为研究对象,采用数值模拟方法尝试对水煤浆燃料进行了MILD燃烧研究。结果表明,在燃料输入功率不变的条件下,水煤浆MILD燃烧相对于常规旋流燃烧,流场的回流区域更大,烟气循环更加强烈,整体的炉膛温度更低,分布更加均匀,峰值温度最高降低了227 K,燃烧反应速率更慢,燃烧反应区面积存在区域更大,整个炉膛基本处于低氧氛围下,尾部烟气中的NO_x排放降低了50%以上。此外,水煤浆浓度的改变对炉膛流场几乎没有影响,但可以降低炉膛整体温度以及尾部烟气中NO_x排放。     

高压静电场中水煤浆射流雾化的雾滴特性

为探讨水煤浆在高压静电场中雾化的雾滴特性,采用针管-环电极配制的静电雾化系统,通过测量在不同的雾化操作参数下,雾滴的荷质比大小以及直径的大小和分布规律,深入分析了不同的射流雾化模式下,充电电压以及射流流量对水煤浆雾滴特性的影响。研究表明,充电电压在5—15 kV时,荷电射流呈稳定多股射流雾化模式,随充电电压的不断增加,雾滴的粒径有规律地减小,不同粒径的雾滴频数逐渐趋于均匀,粒径分布谱略有拓宽,该特性对于提高水煤浆燃烧稳定性及燃烧效率具有重要的工程应用价值。     

水煤浆耐火砖气化炉改造的可行性分析

针对目前水煤浆耐火砖气化炉的实际运行情况,结合清华大学开发的第2代水煤浆水冷壁夹套气化炉在其他企业的改造成果,对水煤浆耐火砖气化炉进行改造,以拓宽原料路线、延长运行周期和提高综合运行效益。对耐火砖气化炉燃烧室部分进行相应改造后,运行安全性、稳定性提高,对煤种灰熔点要求降低,运行周期延长,产气量增加,经济效益显著。     

脱硫型水煤浆制备技术及其研究进展

对脱硫型水煤浆的燃烧脱硫机理、燃烧固硫的影响因素,以及脱硫型水煤浆在流变性、稳定性、抗温度和抗剪切性等方面研究进展进行了综述。     

气化炉锥底砖、激冷环与下降筒损毁原因分析与改进措施

介绍了国产化大氮肥水煤浆气化炉锥底砖、激冷环和下降筒在使用中出现的问题。针对存在的问题分析了原因,从设备和工艺改造、工艺操作和设备管理等方面提出了解决对策。     

小型燃精细水煤浆锅炉电除尘的试验研究

分析了水煤浆的成分以及燃后飞灰性质对电除尘器的影响,并有针对性验证了旋风除尘器的预荷电作用,为模拟除尘装置的试验进一步提供了理论依据。笔者在该除尘模拟装置上,得出了3种电晕线的伏安特性曲线,经过分析比较,芒刺线有较好电晕效果。模拟实验结果也表明了,组合型式的除尘器能达到较高的除尘效率,这为进一步研发新型组合式除尘器开辟了一条新的道路。     

水煤浆气力式静电雾化喷嘴设计及雾化流场形貌

借鉴已有的常规水煤浆气力式雾化喷嘴的研究与应用成果,设计了新型的气力式静电雾化喷嘴。在此基础上搭建了以环电极感应充电方式的水煤浆静电雾化实验台,利用激光粒子成像速度仪(PIV)上的CCD相机对其静电雾化流场的形貌进行实验观察,获取其荷电射流雾化角度随外加电场增加的变化情况;并利用激光粒子动态分析仪(PDA)系统分别获得流场轴线上以及轴线150 mm处横截面的透浆率随环电极电压的变化情况。实验结果表明:在感应电场的作用下,荷电喷雾流场随外加电场的增加而扩展,射流雾化角在42°—65°变化,且随充电电压的上升略呈一定的指数规律增加;水煤浆雾滴在射流轴线附近聚集的现象得以改善,浆滴在雾炬空间的弥散愈加均匀,可在一定程度上解决水煤浆雾炬核心区贫氧燃烧的难题。