复合矿化固硫剂CFB炉内脱硫试验研究

为了提高炉内脱硫效率,降低电厂烟气SO_2排放浓度,利用电厂排出的灰渣。研制出一种复合矿化固硫剂,在原有石灰石脱硫剂的基础上,增加了Al_2O_3、CaF_2、Fe_2O_3等催化剂,并在465 t/h CFB锅炉上进行试验研究。采用炉内不添加脱硫剂、石灰石作为脱硫剂、添加复合矿化固硫剂等3种方案,并进行比较分析。结果表明,针对煤样JY,添加石灰石和复合矿化固硫剂均可降低烟气中的SO_2含量,当钙硫比大于2.5时,添加复合矿化固硫剂可达到超低排放要求,而添加石灰石不能达到超低排放要求;复合矿化固硫剂添加量为5%时,脱硫效率达95%以上,并降低锅炉煤耗5%左右,且灰渣改性生成了水硬性胶凝材料。因此,该复合矿化固硫剂能满足电厂脱硫要求,产生的灰渣被水泥厂利用生产合格的特种水泥,达到资源综合利用的目的。     

小尺度受限空间内瓦斯湍流爆燃大涡模拟

构建了150 mm × 150 mm × 500 mm小尺度受限空间三维模型,基于火焰表面密度模型和Charlette湍流燃烧模型,对两侧连续障碍物条件下瓦斯爆燃火焰与湍流耦合过程进行了大涡模拟(LES)。模拟结果均与实验结果进行了比较。结果表明:大涡模拟可以很好预测瓦斯爆燃过程中的火焰结构、火焰锋面位置、火焰传播速度及超压,验证了大涡模拟及湍流燃烧模型对于瓦斯爆燃的适用性。此外,通过Karlovitz数定量描述了瓦斯爆燃火焰与湍流之间的相互作用及其变化规律,并对不同时刻的火焰模态进行了判别,在两侧连续障碍物条件下瓦斯湍流爆燃火焰先后经历波纹小火焰和薄反应区两种模态。     

垂直圆管内掺氢甲烷燃烧不稳定性研究

为了研究垂直圆管内掺氢甲烷燃烧的不稳定性,自行搭建了上端为开口下端为闭口的透明圆形燃烧管道（半径r=\mathrm{30}\mathrm{m}\mathrm{m},管长L=\mathrm{600}\mathrm{m}\mathrm{m}）,火焰在开口端被点燃,向闭口端传播,在化学当量比条件下,通过改变氢气体积分数进行实验。结果表明,当氢气体积分数\gamma \ge50%后,火焰在传播过程中出现了数量众多的小尺寸胞状结构,并逐渐演变为平滑的弯曲火焰锋面结构,而在50%的工况中没有出现此现象;对初级不稳定性振荡以及次级不稳定性振荡出现的原因进行了分析,火焰表面积的快速变化是形成初级不稳定性振荡的主要原因,燃烧过程中产生的有限振幅的声学振荡是次级不稳定性振荡产生的原因;对不同工况反应过程组分流量的敏感性分析可以得出,链式反应R1（H+O₂\stackrel{}{̿}O+OH）为促进燃烧反应速率的主导链式反应;火焰传播过程中的最大压力出现在次级不稳定性振荡阶段,由于开口声压损失以及开口预混未燃气体损失,最大压力的数值随氢气体积分数的增加而减小。     

垂直圆管内掺氢甲烷燃烧不稳定性研究

为了研究垂直圆管内掺氢甲烷燃烧的不稳定性,自行搭建了上端为开口下端为闭口的透明圆形燃烧管道（半径r=\mathrm{30}\mathrm{m}\mathrm{m},管长L=\mathrm{600}\mathrm{m}\mathrm{m}）,火焰在开口端被点燃,向闭口端传播,在化学当量比条件下,通过改变氢气体积分数进行实验。结果表明,当氢气体积分数\gamma \ge50%后,火焰在传播过程中出现了数量众多的小尺寸胞状结构,并逐渐演变为平滑的弯曲火焰锋面结构,而在50%的工况中没有出现此现象;对初级不稳定性振荡以及次级不稳定性振荡出现的原因进行了分析,火焰表面积的快速变化是形成初级不稳定性振荡的主要原因,燃烧过程中产生的有限振幅的声学振荡是次级不稳定性振荡产生的原因;对不同工况反应过程组分流量的敏感性分析可以得出,链式反应R1（H+O₂\stackrel{}{̿}O+OH）为促进燃烧反应速率的主导链式反应;火焰传播过程中的最大压力出现在次级不稳定性振荡阶段,由于开口声压损失以及开口预混未燃气体损失,最大压力的数值随氢气体积分数的增加而减小。     

基于蓄热式换热模型的乏风瓦斯逆流热氧化装置设计方法

为现实乏风瓦斯逆流热氧化装置的快速参数设计,提出逆流热氧化装置的稳定运行判别条件。基于蓄热式换热模型的解,结合装置整体的能量平衡,首先对氧化装置的最低稳定运行甲烷体积分数进行了计算。结算结果表明:在低流速时,装置的最低稳定运行甲烷体积分数主要由装置的散热决定,此时流速提高,装置的最低稳定运行甲烷体积分数会降低;流速较高时,装置的最低稳定运行甲烷体积分数主要由装置的蓄热性能决定,此时流速提高,装置的最低稳定运行甲烷体积分数会升高。使用实验获得的最低稳定运行甲烷体积分数数据对模型计算结果进行验证,实验结果和模型的计算结果基本一致。进一步根据模型计算了乏风瓦斯逆流氧化装置稳定运行的通风量范围以及蓄热体需求量。     

煤矿通风瓦斯蓄热预热过程研究

煤矿通风瓦斯蓄热氧化装置中存在低于爆炸极限下限体积分数25％的甲烷/空气预混气体在高温预热条件下的甲烷氧化放热现象.为了揭示不同体积分数甲烷的氧化放热效应对预混气体预热过程的影响,借助FLUENT软件对预混气体预热过程进行了数值模拟,研究了非稳态流场中化学反应对预热温度的影响.结果表明:甲烷体积分数高于0.2％,预热温度高于900℃时,甲烷的氧化放热效应使预混气体预热温度明显高于空气的预热温度和蓄热材料表面温度,甲烷体积分数提高后预混气体的预热长度减小、蓄热氧化装置中蓄热材料的使用量明显减少,数值模拟结果与实验结果基本吻合.     

通风瓦斯蓄热式热氧化过程数值模拟

为模拟通风瓦斯蓄热氧化过程的工作特性,并在此基础上优化关键性参数,建立了包含周期性边界条件和甲烷单步氧化反应机理的单通道均相反应模型,模拟实验室尺度下的以蜂窝蓄热体作为换热介质的蓄热式热氧化过程。用计算流体力学方法计算获得通风瓦斯蓄热式热氧化过程中气体流量、甲烷浓度对装置工作特性的影响。计算结果表明,单侧0.3 m长度的蓄热体,30 s的切换周期,可以满足一定范围内的通风瓦斯氧化需求。模拟给出了稳定和非稳定状态下沿流向的温度分布,可以发现温度分布从启动状态的抛物型温度场,经过上百个切换周期过渡到稳定的梯形温度场,实现自维持运行。