自燃煤矸石山爆炸的热力学模拟

通过对自燃煤矸石山内部烟气的平衡浓度(ψ)与温度(T)、 压力比(p/p^θ)、 水－空比(α)之间关系的热力学模拟，得到了自燃煤矸石山发生爆炸的热力学条件.当α=100，p/p^θ=100， T=800~1 200 K时，煤矸石燃烧烟气中CO,CO₂,H₂,CH₄和水蒸气的平衡浓度分别为：0.002~0.422,0.034~0.170,0.049~0.126,0.005~0.355和0.004~0.904，CO,H₂,CH₄爆炸性气体可发生化学爆炸.当α=100，p/p^θ=100，T=1 200~1 800 K时，煤矸石燃烧烟气中CO,CO₂,H₂,CH₄和水蒸气的平衡浓度分别为：3.8×10^-5~0.002,0.004~0.034,0.003~0.055,0~0.005和0.904~0.993，“烟气”中主要是高温高压水蒸气，可发生物理爆炸.     

生物质/烟煤粉体燃料在空气分级燃烧下NO排放特性研究

为了对小型生物质/煤粉工业锅炉低氮燃烧提供理论指导,采用两段式滴管炉试验系统模拟粉体工业锅炉热态环境,研究了生物质与煤在不同配风燃烧方式下的NO排放特性,考察了掺混生物质种类、生物质质量掺混比、配风比、过量空气系数等因素对NO排放量、燃料氮转化率以及对燃烧效率的影响。结果表明:在分级配风和单级供风条件下,煤粉掺烧生物质粉都有助于降低燃料氮向NO的转化率。相对于单级供风,分级配风可以降低燃料氮向NO的转化率,且存在NO排放最低的最佳配风比。但分级配风对燃料燃尽有负面影响,分级配风对粉煤燃尽的影响程度要大于对生物质粉的影响程度。对于分级配风和单级供风,增加过量空气系数有助于各种燃料的燃尽,但各燃料氮转化率均随过量空气系数的增加而上升。     

煤粉粒度对超细煤粉再燃脱硝效率影响的数值模拟

借助CFD计算软件Fluent 6.1,对全尺寸四角切圆锅炉超细煤粉再燃烧过程进行了三维数值模拟.以烟煤的超细煤粉作为再燃燃料,研究了NO_x排放随再燃煤粉粒径、再燃区过量空气系数及再燃量的变化规律,并给出了不同再燃煤粉粒径工况下炉膛中心截面上NO_x浓度分布.结果表明,对于不同粒度的再燃燃料,再燃区过量空气系数存在同一最佳值,在0.8～0.9之间;脱氮率随着再燃量的增加而增大,最佳再燃量为20%;再燃煤粉越细,对NO_x的还原作用越强,最佳再燃燃料平均粒径为20 μm.     

熔铅炉低氧弥散燃烧节能减排效果

针对传统熔铅锅室式燃烧间接加热、大空气过剩系数+不完全燃烧+高温排烟等问题,开发一种具有“均匀直接加热,低空气过剩系数+低氧弥散燃烧+高效回收烟气余热及预热空气”等特征的低氧弥散燃烧熔铅炉.应用结果表明,低氧弥散燃烧熔铅炉节能50％以上,尾气CO含量＜50 mg/m3,NOx排放＜80 mg/m3,铅锅使用寿命超过3年.     

1 000 MW高效宽负荷率的超超临界锅炉开发

根据反平衡法对电站锅炉各项效率损失进行分析，潜力较大的是排烟损失和未完全燃烧损失，主要影响因素有过量空气系数、排烟温度、燃烧效率；1 000 MW高效宽负荷率超超临界煤粉锅炉的开发采用低过量空气系数设计理念，在炉膛选型、受热面布置、燃烧系统设计、降低锅炉漏风等方面采取措施。与传统设计相比，50% THA负荷下锅炉效率提升了0.96%。     

锅炉结构和型式对氮氧化物排放浓度影响的试验

利用不同炉型和燃烧器型式锅炉NO_x排放浓度测量数据,分析了锅炉结构和燃烧器型式对NO_x排放浓度的影响.“W”火焰锅炉NO_x排放浓度最高,其次是四角切圆直流燃烧器锅炉;采用低NO_x燃烧技术的旋流燃烧器锅炉其NO_x排放浓度低于四角切圆燃烧锅炉;循环流化床锅炉由于燃烧温度低,其NO_x排放浓度最低;烧烟煤的四角切圆燃烧锅炉的NO_x排放浓度低于贫煤锅炉.对现有锅炉燃烧器进行改造,可以同时实现锅炉稳燃,提高燃烧效率,降低NO_x排放的目的.     

熔铅炉低氧弥散燃烧节能减排技改及效果

针对传统熔铅锅室式燃烧间接加热、大空气过剩系数 不完全燃烧 高温排烟等问题,开发一种具有“均匀直接加热,低空气过剩系数 低氧弥散燃烧 高效回收烟气余热及预热空气”等特征的低氧弥散燃烧熔铅炉。工业应用表明：低氧弥散燃烧熔铅炉节能50%以上,尾气CO含量<50ppm、NO_x排放<80ppm,铅锅使用寿命>3年。     

韶关冶炼厂塔式锌精馏炉燃烧室热工数值仿真与结构优化

采用计算机全息仿真和现场测试方法研究韶关冶炼厂塔式锌精馏炉燃烧室内温度场不均匀问题。仿真和现场测试结果显示燃烧室内温度分布不均匀，呈现北侧和上部温度比南储和下部温度高的“三角形”分布，仿真和现场测试结果偏差小于3．5％。温度场“三角形”分布的原因是空气和煤气流量不均衡。优化试验确定出燃烧室喷口尺寸最优组合，优化后燃烧室内温度分布均匀性大大提高，气相最高温度降低51K，塔盘外壁温度分布标准差降低31．9K，有效利用热提高5．9％，产量将随之提高。     

影响酒钢鞍山式竖炉烟气中O2含量的因素研究

为了控制100 m³鞍山式竖炉在磁化焙烧过程中废气的含O₂量,通过单因素试验考察了磁化焙烧过程中空煤比、抽烟机风量、竖炉密封性对废气中O₂含量的影响。结果表明,磁化焙烧过程中只有燃烧室温度达到一定温度时(约700℃),增加助燃空气才可以使煤气充分燃烧,否则增加助燃空气量只能使废气中的CO有所降低,但并不能使其充分燃烧,增加助燃空气会影响废气中O₂含量上升;抽烟机风量、竖炉密封性也是影响废气中O₂含量的因素。     

灰色层次分析法在地下采空区稳定性评价中的应用

为了对地下采空区稳定性进行评价,提出一种基于层次分析法和灰色关联法的综合评价方法。综合考虑影响采空区稳定性的各动态、静态、定量、定性因素,如岩体结构、地质构造等因素;通过层次分析法构建了综合评价指标体系,并确定了各指标的权重;利用灰色关联法建立采空区稳定性评价模型,从而根据各因素的关联度进行评价预测。以老鸭巢矿区为例,构建了3个层次、13个指标的综合评价指标体系,通过二级关联分析得出各采空区稳定性的关联度排序为r₂>r₇>r₁>r₅>r₃>r₉>r₆>r₄>r₈,结果表明：2、7、1号采空区稳定性最好,5、3、9、6号次之,4、8号采空区稳定性最差。     

空气重介质流化床中细粒煤的流化与分选特性

3~1 mm粒级细粒煤介于煤粉与传统空气重介质流化床分选所适用的粒度之间,其在空气重介质流化床中被分选的同时对自身分选与流化特性产生重要影响。利用高速动态摄影等手段详细研究了空气重介质流化床分选3~1 mm细粒煤过程中不同流化数下床层的流化特性、压降波动、煤粒分离混合规律以及流化床中不同高度处的密度分布,阐释了气泡在分选过程中的作用机理。结果表明,加入一定量细粒煤后床层密度降低,流化效果发生了一定程度的改变。随着气速的增加,煤粒在流化床中先后经历了分离与混合两种状态,流化床各高度的密度也随之改变。当流化数在1.8~2.0时煤粒达到较好的分离效果。随着气速增大煤粒受气流影响增大,不再严格按照流化床密度分离。     

煤泥干粉在流化床中燃烧特性的实验研究

为了探索煤泥燃烧利用的新途径,首先研究了煤泥干粉的燃烧动力学,然后在高2 000 mm、内径100 mm实验室规模的流化床中系统研究了其燃烧特性。结果表明,煤泥干粉燃烧为一级反应。在床温900 ℃、床料为40目石英砂的条件下,当u/umf＞6,即操作气速过高时,由于煤泥干粉粒径较细,煤泥在床内停留时间较短,燃烧不充分,炉内轴向温度与烟气中CO,SO2,NOx等污染物浓度波动大;当u/umf＜2时,由于气速过低,流化质量差,密相区物料出现沉积,导致炉内煤粉出现“爆燃”;在u/umf为2~6之间,随着流化气速增加,CO,SO2,NOx等烟气组分均明显增加。当以相同Ca/S摩尔比加入石灰石后,随流化气速降低,气体停留时间增加,SO2和石灰石的气固接触改善,炉内脱硫效率提高。     

水蒸汽对煤流化床富氧燃烧及SO_2析出和脱除的影响

为研究水蒸汽对煤燃烧的影响,以黄陵烟煤和晋城无烟煤为研究对象,在流化床多功能试验台上对比了水蒸汽加入前后煤的富氧燃烧性能,获得了水蒸汽对燃烧特性及SO2析出和石灰石脱硫特性的影响。结果表明:通过对流化床空气燃烧试验台架的简单改造即可实现煤在21%~40%富氧气氛下安全、稳定的燃烧。O2/CO2气氛下,随着O2体积分数的增加,炉膛温度上升,燃烧效率提高,SO2的析出量逐渐增加;石灰石脱硫由直接硫化转变为间接硫化,脱硫效率明显增大。水蒸汽对燃烧的影响更多的体现在水煤气反应等化学作用方面;水蒸汽加入后燃烧温度稍有降低,燃烧效率增加;SO2的析出量减小。此外,水蒸汽的加入明显促进了石灰石颗粒内部固态离子的扩散,石灰石的脱硫能力增强,尤其是在间接硫化时。     

石煤提钒流化床焙烧条件优化

针对现有石煤焙烧工艺的焙烧效果差、环境污染严重的问题,提出流化床两段石煤焙烧工艺,利用实验室流化床反应器研究了氧化焙烧、复合盐焙烧、添加剂与石煤的混合方式等对石煤流化床焙烧的钒浸出率的影响规律,比较了静态焙烧和流态化焙烧效果的差异,并对Ca O的固氯作用进行了考察。结果表明:流态化焙烧缩短了焙烧时间,降低了达到最大钒浸出率所需的反应温度;对比不同的石煤和添加剂的混合方式发现,与简单的物理混合法相比浸渍法不仅能提高钒的浸出率、缩短焙烧时间,而且能降低添加剂的使用量,具有明显的优势。在焙烧过程中加入Ca O明显减少了生成气体中的Cl含量,并进一步提高钒的浸出率。综合分析表明,采用浸渍法混合石煤与添加剂时,流化床焙烧的最佳实验条件为:焙烧时间45 min,添加剂用量6%,Ca O用量6%,此时的V2O5浸出率达到85.2%。     

循环流化床内煤矸石一维燃烧模型

为研究煤矸石在循环流化床锅炉内的燃烧性能,建立了预测煤矸石在锅炉内燃烧后的飞灰底渣残炭量的一维燃烧数学模型。建模采用"小室模型"的方法,将炉膛沿高度方向划分为多段小室,分别建立了质量平衡、动量平衡和组分平衡方程,计算得到了煤矸石燃烧特性沿炉膛高度的一维分布结果。与其他煤矸石燃烧模型不同的是,该模型详细考虑了锅炉内部气固流动、多孔介质传质和化学反应过程,并且耦合了颗粒在循环流化床锅炉的一维停留时间分布模型,模拟了颗粒在炉膛内部的流动过程。通过对模型的计算,得到矸石在循环流化床锅炉中的燃烧速率控制因素,以及矸石燃烧后的飞灰底渣残炭量与矸石物性参数和锅炉运行参数的关系。利用该模型计算并分析得到:矸石燃烧速率由灰层传质速率控制;选取灰层孔隙率大的矸石、增大锅炉热负荷、选取7m/s的风速、投入100~1 000μm的颗粒燃烧效率最高,飞灰或底渣残炭量最低。     

铜川自燃煤矸石特征研究

以铜川自燃煤矸石为研究对象,通过分拣、粉碎、过筛,利用X-射线荧光光谱仪、热分析仪、X射线衍射进行晶相检测并用JADE软件、电子探针及能谱仪等深度评价了铜川自燃煤矸石的组成、结构、性质。结果表明：铜川煤矸石经自燃后主要物相为α-石英、κ-Al2O3以及无定形SiO2和Al2O3,同时还夹杂着方解石和白云石;铜川煤矸石的自燃温度在600~680 ℃;铜川自燃煤矸石在自燃过程中结构破坏程度越大,形成的无定形体越多,结晶度越低,元素含量分布越分散,活性越高。     

半焦燃烧及煤热解燃烧耦合试验研究

为了考察冷半焦、预热半焦及煤热解燃烧耦合所产半焦在循环流化床中的流态化特性和输运特性、燃烧特性及污染物原始排放特性,在循环流化床热解燃烧耦合试验台上进行了冷半焦燃烧、预热半焦燃烧及煤热解燃烧耦合试验研究。研究结果表明,3种类型半焦在燃烧炉炉膛内的流态化特性较好,0~4 mm的预热半焦和粒径0~4 mm煤热解所产半焦均能顺畅通过热解炉与燃烧炉之间的输运通道进入燃烧炉;半焦燃烧时能在燃烧炉炉膛内形成上下均匀的温度场,且随一次风率增大,温度分布更均匀;3种类型半焦的燃烬特性较好,燃烧效率都在99.68%以上;随燃烧炉温度升高,N2O排放值减少,NOx和SO2排放值增加,随二次风比例增大,NOx的排放值降低,SO2排放值升高,N2O的排放值变化不明显。     

两段式高温滴管炉内烟煤NOx生成规律

为了研究分级低氮燃烧技术主燃区温度及过量空气系数对氮氧化物排放的影响,以烟煤为研究对象,利用两段式高温滴管炉,对主燃区温度1 000~1 600 ℃的工况下NOx 排放规律进行了研究。研究结果表明：主燃区温度在1 000~1 600 ℃时,过量空气系数从1.0增加到1.6,浓度随之升高。当过量空气系数大于1时,主燃区温度越高,NOx 随过量空气系数增加的幅度就越小。在保证煤粉燃尽率的前提下,主燃区温度越高,所需过量空气系数越小,可以有效减少锅炉排烟热损失。主燃区温度为1 000~1 400 ℃,主燃区过量空气系数为0.786时,氮氧化物排放量最低。主燃区温度为1 500~1 600 ℃,主燃区过量空气系数为0.69时,氮氧化物排放量最低。主燃区温度从1 000 ℃升高到1 600 ℃时,NOx 的脱除率从80%升高到96%,主燃区的温度和NOx 的脱除率正相关。主燃区的温度为1 400~1 600 ℃时,随过量空气系数的增加,热力型NOx 占总NOx 的比例呈下降趋势。     

蒸汽煤比等因素对循环流化床煤气化过程的影响

以空气和水蒸气为气化剂,在循环流化床煤气化热态试验台上进行了神华、龙口和大同煤的气化试验,研究了蒸汽煤比和煤种对气化过程的影响。试验结果表明:随着蒸汽加入量的增加,床温和煤气热值下降,碳转化率基本保持不变,冷煤气效率基本保持不变或略有下降;龙口煤在加煤速率为10.08kg/h时取得了最高的冷煤气效率值53.96%,而神华煤在加煤速率为6.4kg/h时取得了最高的冷煤气效率值43.98%;煤的活性越高,可以取得的煤气化效率越高,煤气化炉的处理能力也越大。     

低热值煤资源现状与循环流化床发电应用分析

通过对我国低热值煤资源的现状分析认为,燃烧发电是实现煤矸石、煤泥等低热值煤燃料大规模资源化利用的主要途径,而循环流化床燃烧发电技术则是其中的最佳方案。探讨了循环流化床锅炉在燃烧低热值煤燃料时的关键设计以及污染物控制等问题,为实现在更大范围内对低热值煤资源的清洁高效利用提供方向。分析了发展低热值煤循环流化床燃烧发电的重要意义和发展前景,并提出了相关意见和建议。