采用动网格技术的煤粉-玉米秸秆掺烧飞灰沉积数值模拟

为了研究煤粉和生物质掺烧形成飞灰的结渣特性,采用基于动网格技术的计算流体动力学（CFD）模型对煤粉-玉米秸秆掺烧积灰结渣实验（玉米秸秆掺比分别为0、5%和10%）进行数值模拟. 模拟过程中考虑灰渣导热系数和灰渣表面温度的变化,并将模拟结果和实验结果进行比较. 模拟结果表明：飞灰撞击质量流率随沉积进行而减小,这是因为沉积物引起的动网格变化影响探针附近流场;3种工况下飞灰在探针表面的最终沉积效率分别为75%、80%和87%,说明了玉米秸秆掺烧形成飞灰的易结渣倾向;灰渣实时形貌在动网格执行下得以实现. 在换热特性方面,灰渣表面温度和热流密度的模拟值和实验值较为接近;3种工况下0~100 min热流密度降低率分别为52.13%、46.96%和53.25%.     

秸秆与神府烟煤掺烧结渣特性中试研究

在一台50 kW中试下行炉中,利用自主开发的在线检测系统研究了神府烟煤分别与不同比例水稻秸秆、小麦秸秆掺烧的结渣特性.结果表明:水稻与小麦秸秆的掺烧均会促进结渣.随着水稻秸秆掺烧比例的增加,最终稳定的灰渣厚度先增大后减小,稳定相对热流密度先减小后增大.小麦秸秆对结渣倾向的恶化程度与其掺烧比例呈正相关.灰渣初始层对换热面...     

配煤对准东煤灰烧结特性的影响

对准东煤进行不同种类和比例的配煤,利用CCD(电荷耦合元件)相机监测系统和烧结探针对混烧灰的烧结熔融特性进行实时在线监测。研究结果表明:准东煤和北塔山煤、准东煤和乌东煤都分别按照9∶1,8∶2和7∶3的质量比进行混合可以抑制灰块烧结熔融,起到较好的防结渣效果。烧结灰块的横截面具有3层颜色和烧结程度差异显著的层状结构,由内层到外层烧结程度逐渐增加,且随着配煤比例的提高,最外层的熔融物质减少。同时利用基于Matlab软件开发的GUI数字图像处理系统得到各烧结灰块的高度和面积收缩率,在烧结最终时刻纯准东煤灰块的高度和面积收缩率分别为0.125和0.225。配煤影响烧结灰块的高度和横截面积变化,且随配煤比例的提高,最终时刻灰块的高度和面积收缩率都逐渐减小。利用XRD(X射线衍射)技术分析发现,配煤的种类和比例影响矿物相的转化,但是对外层的矿物质影响较小,外层矿物相主要成分均为钙长石(CaAl₂Si₂O₈)。进行SEM(扫描电镜)分析,发现配煤后烧结灰块外层的孔结构直径有所减小,外层基质呈现出光滑且致密的结构。同时通过EDX(能量...     

生物质秸秆与神府烟煤掺烧结渣特性的在线监测

利用自主开发的在线监测系统，在50 kW的下行炉探究2种生物质秸秆与神府烟煤掺烧的结渣特性. 结果表明，随着生物质秸秆的掺烧，灰渣的稳定厚度增加，稳定热流减小. 当掺烧玉米秸秆质量分数为0%、6.7%、15%、22%时，相应的灰渣稳定厚度为1.37、2.51、5.21、5.38 mm，稳定相对热流密度为0.44、0.42、0.37、0.35. 当掺烧花生秸秆质量分数为6.7%、15%、22%时，相应的灰渣稳定厚度为3.37、3.89、5.33 mm，稳定相对热流密度为0.39、0.36、0.30. 利用热力学计算软件Factsage进行化学平衡计算发现，随着秸秆掺烧比例的增加，灰中熔融相的质量分数增加. 用4种结渣指数对生物质掺烧结渣进行预判，碱酸比的预测最准确.     

NH3和SO3混合气氛下的灰沉积生长特性

通过沉降炉系统研究NH₃和SO₃混合气氛中不同探针表面温度下的灰沉积生长特性. 利用电荷耦合器件（CCD）相机记录灰沉积生长过程,并实时监测探针内外温度,得到灰沉积物厚度变化及探针表面热流密度变化,通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）等进一步研究灰沉积物特性. 研究表明,探针表面温度越高,灰沉积物的稳定厚度越小、探针表面的相对热流密度越大. 当探针表面温度为200、230、260 °C时,平均灰沉积厚度分别为2.15、1.82、1.40 mm,平均热流密度相对变化量分别为30.6%、40.3%、41.8%. 灰沉积生长可以分为快速增加、缓慢增加和稳定阶段. XRD检测出硫酸氢铵（ABS）,EDS检测出N元素,说明在混合气氛下生成黏性ABS加剧飞灰沉积. SEM结果表明,探针上部灰沉积物多为团聚状,粒径增大;下部灰沉积物多为圆球状,与原飞灰形貌相似. 随着探针表面温度的升高,上部灰沉积物团聚现象减弱,下部灰沉积物变得更为平滑疏松.     

添加剂对高碱煤灰渣流动特性及钠捕获效率的影响

为了给液态排渣锅炉安全燃烧准东高碱煤提供理论依据,在水平管式炉上利用刚玉斜坡对添加不同质量分数 SiO₂、CaO、Fe₂O₃和MgO的准东煤灰渣在空气气氛下的流动性能进行研究. 利用XRF技术对煤灰渣的钠质量分数进行分析,并通过钠捕获效率来表征煤灰渣的固钠效果. 研究表明：SiO₂和Fe₂O₃能够促进准东煤灰熔融.当SiO₂的质量分数为10% 时,煤灰渣由结晶渣逐渐转变为玻璃体渣,流动性能大大提高;而CaO和MgO则会抑制煤灰熔融,导致流动性能降低. 随着SiO₂添加比例的增加,灰渣对钠的捕获效率逐渐升高,当SiO₂的质量分数达10%时,钠捕获效率由原先的23%上升至30%;而随着Fe₂O₃添加比例的增加,钠捕获效率缓慢降低. 因此,当SiO₂的质量分数为10%时即可有效改善煤灰渣的流动性能,又能提高钠的捕获效率.     

富氧/水-氧条件下准东煤熔融特性研究

煤灰中矿物质在不同气氛条件下的转化机理影响煤的熔融结渣过程。为了研究在富氧/水-氧气氛下准东煤的熔融特性,并为预防燃用准东煤锅炉的结渣提供参考,使用电荷耦合器件（charge coupled device,CCD）相机记录准东煤粉样品在热台上形变的过程。通过图像处理技术对煤粉样品在不同温度下的面积变化进行分析计算,得到面积变化特征点对应的煤粉熔融温度,并对比不同富氧/水-氧气氛条件下准东煤粉开始熔融的温度。研究表明,随着氧气体积分数增加,煤粉开始熔融的温度降低;随着水蒸气体积分数减小,煤粉开始熔融的温度升高,水蒸气和富氧气氛能促进准东煤粉熔融行为。