煤粉锅炉富氧燃烧的数值模拟研究

以一台600MW四角切圆煤粉锅炉为研究对象,通过Gambit软件建立炉膛的三维结构及网格生成,在FLUENT软件中选择合理的数学模型,进行了空气气氛和富氧气氛下炉内煤粉燃烧的数值模拟.模拟结果表明:O2/CO2气氛下,由于CO2具有较高的比热容,炉膛内烟气的蓄热能力及着火热增加,炉膛整体温度下降,火焰中心上移.随着氧气浓度的提高,煤粉的燃烧得到强化,炉内温度升高,炉内高温区变大,火焰中心逐渐下移,有利于煤粉的着火和燃烧.     

低温干馏煤气/富氧大当量比燃烧实验及数值模拟研究

在内热式低温煤干馏中,引入富氧燃烧,同时提高煤气当量比,是在维持炉内温度分布基本不变的前提下提高煤气质量的有效途径。通过不同富氧比及不同尺寸烧嘴下的大当量比煤气/富氧燃烧实验结合数值模拟分析,探究了富氧低温干馏中的内热火焰温度分布特性及其受工艺条件和烧嘴尺寸的影响。结果表明:增大富氧比的同时增大燃料当量比可以维持平均火焰温度与空气助燃工况基本一致,但火焰锋面温度受局部当量比及流动条件影响;减小燃料及氧化剂射流的初始速度差,可以减缓组分混合、延长火焰并降低火焰锋面温度;煤气中三种气体按参与反应的速率快慢排序依次为氢气、一氧化碳、甲烷,随着燃烧反应进入湍流混合速率控制模式,组分间的选择性燃烧特征相对减弱。     

天然气富氧燃烧特性分析

随着全球各个国家对能源需求的不断增长和对环境保护意识的逐渐增加,我国以煤炭为主要消耗能源的现状已不符合可持续发展的理念。现阶段我国正在对清洁能源天然气大力推行,使得天然气在我国能源消耗中占比越来越大。如何提高能源燃烧效率的同时使污染物的排放得到减少,已成为了目前全球各个国家迫切需要解决的问题之一。富氧燃烧一种是利用助燃气体以高于空气中的氧气浓度进行燃烧的技术。能降低燃料的燃点,加快火焰的燃烧速度,燃烧过程中烟气含量减少,传热能力增强,从而大幅度提高燃烧效率,节约能源。但是在富氧燃烧过程中,必定产生比空气燃烧高得多的高温。这些高温会使空气中以及燃料中的N_2反应生成污染物NO_x,如何减少NO_x的生成量,就是富氧燃烧目前需要解决的问题。在建立好燃烧器,并完成网格划分之后,进行了富氧燃烧的模拟分析,从而得到了天然气在不同条件下的燃烧特性。并且分别研究了当助燃气体氧气氮气比例不同以及氧气和二氧化碳配比不同的NO的生成量,从而得到富氧燃烧时,减少NO_x生成量的最佳燃烧条件。     

四角切圆锅炉富氧燃烧对NO_x生成影响的数值模拟

采用RFG富氧燃烧方法在新疆某电厂350 MW机组锅炉上进行数值模拟,对燃烧时炉内温度场、CO与O2及NOx排放进行分析。结果表明:在21%、25%、29%富氧燃烧工况下,NOx排放浓度均低于空气燃烧时的浓度;四角切圆燃烧煤粉锅炉采用富氧燃烧后,炉膛出口NOx浓度由空气燃烧时的359 mg/m3分别降低到235 mg/m3、272 mg/m3、305 mg/m3;高浓度的CO2与煤粉反应生成CO,形成还原性氛围,有助于抑制NOx生成以及增大对已生成NOx还原的概率;在氧气含量为21%的浓度下,通过增加循环烟气中NO含量可以减少NOx的生成和排放。     

氧气加入方式对富氧燃烧特性影响规律的数值研究

以一种天然气冲天炉富氧燃烧器为研究对象,并建立了燃烧器燃烧的物理模型和数学模型。利用CFD软件Fluent分别模拟研究了在不同空气和燃料预热温度下两种氧气加入方式对富氧燃烧的火焰温度分布状况、NOx生成量等燃烧特性的影响规律,为以后该类型燃烧器的设计提供了理论依据。     

富氧燃烧条件下锅炉燃料燃烧影响因素研究

以他人建立的富氧燃烧条件下锅炉燃料燃烧计算为框架,结合富氧锅炉热力系统的特点,运用Visual Basic 6.0开发了富氧燃烧条件下燃料燃烧计算软件,分析了锅炉操作参数中氧气浓度对锅炉效率、空气量、烟气量的影响;分析了富氧燃烧条件下排烟温度、过量氧气系数对锅炉热效率的影响。结果显示:理论空气量和理论干烟气量随着氧气浓度的增加而减少;锅炉热效率随着氧气浓度的增加和过量氧气系数的减小呈上升趋势,而且排烟温度越高,锅炉热效率上升越慢;低氧气浓度下,氧气浓度的变化对锅炉燃烧用空气量、烟气量、锅炉热效率、燃料消耗量的影响较为显著;高氧气浓度下,影响相对减弱。     

生物质三组分在O2/CO2气氛下的着火行为研究

生物质的富氧燃烧技术结合了生物质燃烧与富氧燃烧的优点,既能减少化石燃料的使用,又易实现CO₂捕集。富氧燃烧的最显著特点是气氛中的氧气体积分数大于21%,其对生物质着火行为的影响至关重要。纤维素、半纤维素和木质素是生物质的3种主要组分,研究其在富氧条件下的着火及燃烧行为,可为生物质的着火及燃烧行为研究提供重要依据。利用滴管炉结合高速摄像机,研究了粒径74~154μm的纤维素、半纤维素和木质素在温度1273 K,氧气体积分数21%、30%、50%、70%和100%的O₂/CO₂气氛中的着火行为,并利用辐射能测温技术计算着火图片中的颗粒温度。结果表明,随着O₂体积分数增加,纤维素、半纤维素由联合着火以及木质素由均相着火均转为非均相着火,纤维素、半纤维素、木质素着火机理发生转化的O₂体积分数分别为30%、70%和50%。纤维素着火对O₂体积分数变化敏感,氧气体积分数超过30%时,纤维素焦率先发生着火。半纤维素和木质素的升温速率随氧气体积分数的升高而提高,半纤维素是由于挥发分在燃烧过程中随着氧气体积分数的增加,其燃烧比例减弱,焦燃烧比例增加,而木质素因为氧气体积分数的升高强化了木质素焦燃烧。半纤维素和木质素燃烧时间均随氧气体积分数的升高而缩短,两者都是由于氧气体积分数升高强化了焦的燃烧。另外,在较高氧气体积分数下木质素焦会发生熔融并膨胀,形成明显的膨胀火焰。     

循环流化床粉煤富氧气化技术中试研究

在百公斤级循环流化床粉煤富氧气化装置上连续运行131 h的中型实验研究表明,蒸汽虽有利于气化炉底部温度稳定和物料流化,但不利于煤气热值、碳转化率及冷煤气效率提高,在确保物料流化和温度稳定前提下,应尽量减少蒸汽用量;随着氧气体积分数增加,煤气的CO、H2和CH4等有效成分含量不断增加,煤气热值也不断升高,但升幅不断变小,纯氧气化时的煤气热值是空气气化时的2.85倍;而产气量、产气率、碳转化率和冷煤气效率却是先增加后降低,在氧气体积分数为24.3%时达到峰值,这表明低富氧体积分数用于合成煤气热值提高有较好的效果;另外,氧气体积分数的增加降低了装置的操作安全稳定性,易导致气化炉结焦停炉;综合表明,较低富氧气化更利于合成煤气热值的提高。     

富氧煅烧在水泥熟料生产中的节煤机理

富氧煅烧属高效燃烧技术的一种,由于燃料在富氧中能够充分燃烧,热辐射会迅速增强,从而大大提高了燃料的燃烧速度和燃尽率.实验证实,富氧煅烧能提高火焰的绝对温度;能提高炉内火焰温度;能加快燃烧速度促进燃烧完全;能降低燃料的燃点温度;能减少燃烧后的排气量.富氧煅烧技术首次在国内天瑞水泥5000t/d水泥窑上获得成功.     

水蒸气纯氧条件下合成气燃烧特性

水蒸气纯氧燃烧技术因具有高效零污染物排放的特点而备受关注,对合成气在水蒸气纯氧条件下的燃烧特性进行了实验研究。在扩散燃烧实验台上测量了H₂O/O₂为2.0时,燃烧室中心气体成分和火焰温度随停留时间的变化规律,分析了过量氧气系数对合成气水蒸气纯氧燃烧过程的影响。研究结果表明:过量氧气系数为0时,H₂和CO的燃烧主要在前28 ms内,H₂的燃烧速率较快,能够快速燃尽;CO燃烧较慢,燃烧室出口含量依然很高。过量氧气系数从0增大到10%时,CO的浓度整体降低,燃烧速率提高,燃烧前期火焰温度提高。燃烧室出口CO浓度随过量氧气系数的增加逐渐降低,氧气微过量时CO浓度迅速下降,继续增大时,燃烧室出口CO的浓度下降缓慢。     

ON THE DYNAMICS OF THE COMBUSTION OF SINGLE CHAR PARTICLES

Diffusion and reaction models of varying complexity are used to study the stability of the combustion of single char particles. In contrast to past studies which have considered only the reaction of carbon with oxygen, both the heterogeneous reactions of carbon with oxygen and carbon dioxide and the homogeneous oxidation of carbon monoxide are taken into account in the formulation of the mathematical models. Emphasis is placed on the investigation of the feasibility of occurrence of oscillatory combustion. Our results show that high rates of the C-O₂ reaction and high concentration of O₂ in the ambient favor the occurrence of multiple steady states and oscillatory solutions, but the appearance of oscillatory instability is suppressed by the homogeneous reaction in the gas phase and the presence of CO and CO₂ in the ambient. The parametric investigation of the problem reveals, in agreement with the results of past studies, that the heat capacity of the porous solid, the Lewis number, and the thickness of the stagnant film are three key parameters for the occurrence of the oscillatory response of the system. Reasonably large values of solid heat capacity practically eliminate the possibility of oscillatory combustion, but an appropriate combination of large values of stagnant film thickness and small Lewis numbers may offset the effect of solid heat capacity     

生物质对粉煤燃烧特性的影响

采用热分析技术详细研究了生物质玉米秸秆及牛粪对粉煤燃烧特性的影响.结果表明,在粉煤中添加一定量的玉米秸秆或牛粪,能显著改善粉煤的燃烧性能.生物质与粉煤混合料的着火点明显低于粉煤,混合料达到最大燃烧速度时的温度范围明显小于粉煤,使粉煤在一个较窄的温度区间内迅速完全燃烧.随着混合料中粉煤比例的逐渐增加,生物质的促燃效果逐渐减弱.玉米秸秆对粉煤燃烧性能的优化效果明显好于牛粪.     

燃煤固硫燃烧特性及动力学研究

采用新汶原煤和阳泉原煤作为实验用煤,通过对几种钙基固硫剂的比较,选择使用Ca(OH)2作为主固硫剂.考察Ca/S的变化对燃煤固硫燃烧特性以及动力学参数的影响.采用T系、L系、Q系和Y系四大系列几种化学试剂作为添加剂,在确定实验温度1000℃,Ca/S为1.5的条件下,考察其对Ca(OH)2固硫能力的影响,以及固硫反应的燃烧特性和动力学参数的变化情况.     

型煤自身特性对其燃烧的影响

分析了几何特性、成型压力、工业分析成分、添加剂和粒度分布对型煤燃烧特性影响 ,比表面积大、体积小、挥发分高的型煤容易着火 ;添加剂可增加型煤的反应活性 ,降低着火温度 ,但添加剂中的某些成分会降低炭熔点 ;型煤中的不完整颗粒及粉末 ,有利于型煤的着火 ,不利于燃尽     

石灰石对煤炭燃烧特性影响的研究

利用NETZSCH 409C型差示扫描量热仪研究了石灰石对煤炭燃烧特性的影响．结果表明，在加入石灰石后，燃烧明显分成两个阶段，且随着石灰石混合比例的增加，前期的燃烧强度逐渐减弱，后期的燃烧强度增强．石灰石的添加量在30％(以混合样的质量百分比计)左右时，试样的着火温度比原煤降低约30℃，但随着石灰石的添加量的继续增加，试样的着火温度也随着升高．石灰石的加入使得试样的燃尽效果变差，燃尽时间延长．     

利用燃烧指数分析生物质型煤的燃烧特性

分别选用焦作无烟煤、山西烟煤、陕西神木烟煤、平顶山烟煤四种原煤和其生物质型煤,通过不同煤种原煤和生物质型煤的热重分析实验,计算原煤和生物质型煤的着火、稳定燃烧和燃尽特性指数.分析得出:灰分和挥发分是影响生物质型煤燃烧特性及其燃烧特点的主要因素.     

高岭石对煤炭燃烧特性影响的研究

利用NETZSCH 409C型差示扫描量热仪对常见黏土类矿物高岭石对煤炭燃烧特性的影响进行了分析．结果表明，随着高岭石添加量的增加，煤样的失重曲线TG燃烧段变得逐渐平缓，失重速率曲线DTG的峰值点降低，燃烧失重速率降低；煤样的着火点逐渐升高，当高岭石的添加量在50％～60％之间时，着火温度约升高9℃～13℃，燃烧稳定性也降低；随着高岭石的添加量的增加，煤样总的折算灰分增大，差热扫描曲线DSC的放热峰宽变窄，放热量减少．     

圆柱状型煤在型煤燃烧实验台上的燃烧试验

对圆柱状型煤在实验台中进行了燃烧试验。结果表明,型煤料层的燃烧主要受型煤的密度、尺寸、形状、煤层厚度和煤层温度等因素的影响,而炉膛温度对型煤床层燃烧速度的影响很小。在一定条件下,型煤能够稳定燃烧,并能在链条炉排上的停留时间内燃尽。     

化学添加剂对燃煤的降低燃点和促燃环保作用

本文研究了不同种类的化学添加剂对煤的降低着火温度和促燃环保作用；介绍了应用微机采样法，快速准确地测定煤的着火温度的装置和方法。     

锅炉飞灰燃烧特性实验研究

锅炉飞灰中含碳量高不但导致了锅炉燃烧效率的降低，也限制了飞灰的再利用。因此，降低飞灰含碳量，充分利用其化学能，具有较高的经济价值，对石家庄东方热点公司锅炉飞灰的粒径分布、烧失量分级分布和燃烧特性进行了研究。结果表明，通过飞灰再燃可以有效地降低飞灰中的含碳量，并在实验室小型鼓泡流化床上进行了飞灰再燃降低含碳量的验证实验。