热重法研究富氧条件下煤粉的燃烧特性

采用热重法(TG)研究了富氧条件下不同煤种的燃烧特性。结果表明,富氧气氛可以改善煤粉燃烧特性,使煤粉着火点、失重峰提前,失重峰值增大,燃烧速率加快。不同煤种表现出各异的燃烧规律。在试验基础上对富氧燃烧技术应用于电站锅炉的可行性进行了分析。     

600MW四角切圆燃烧锅炉富氧燃烧的数值模拟

为了研究煤粉锅炉的传热特性,控制燃煤污染物排放,阐述了600 MW四角切圆煤粉锅炉炉内的流动、传热与燃烧过程的数值模拟方法,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,分别进行了空气气氛和富氧气氛下炉内煤粉燃烧的数值模拟过程。模拟结果表明:O2/CO2气氛下,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。     

卧式炉富氧燃烧试验及其三维数值模拟

通过卧式炉旋流燃烧器燃烧试验,表明氧浓度大小对煤粉的初期、中期着火影响明显。在富氧条件下,火炬前端的温度水平显著提高,有利于实现富氧少油或者无油点火;煤粉的着火距离缩短,燃烧速率加快,从而强化了炉内换热,提高了燃烧效率。     

浓淡燃烧煤粉锅炉局部富氧助燃的数值模拟

利用Fluent计算软件对一台670 t/h浓淡煤粉锅炉的常规空气燃烧和局部富氧燃烧过程进行数值模拟,得到了两种燃烧气氛下炉内的空气动力场、温度场和烟气中各组分物质的量浓度的分布。结果表明:在"三高区"通入富氧助燃对底层燃烧器煤粉气流的燃烧影响较大,煤粉着火提前,底层一次风高温区增大,有利于提高燃烧器的稳燃性能,且火焰中心位置下移,使煤粉在燃烧器区域燃烧完全,降低了炉膛出口烟气温度。局部富氧燃烧的高温火焰集中在炉膛中心位置,水冷壁附近保持较高的氧化性气氛,对水冷壁起到较好的保护作用,可有效防止结渣和高温腐蚀。     

煤在流化床富氧燃烧过程中汞形态分布研究

在流化床试验台上对空气和富氧气氛下进行了煤燃烧试验,研究了一次风率及添加石灰石、石灰石高岭土混合物对烟气中汞形态分布和飞灰、底渣中汞富集程度的影响。结果表明:在富氧气氛下,一次风率的增加更能促进汞的氧化,随着一次风率增大,汞在飞灰中的富集因子增大、在底渣中的富集因子减小;石灰石的加入能够提高汞的氧化率,石灰石、石灰石高岭土混合物的加入都会降低烟气中气态汞浓度,并使汞在飞灰和底渣中的富集因子显著增大。     

O_2/H_2O气氛下煤粉恒温燃烧特性研究

利用恒温热重实验台,研究了O_2/H_2O气氛下水蒸气、氧气、氧水比、温度等对煤粉燃烧特性的影响。结果表明:相同氧气浓度下,提高水蒸气浓度导致燃尽时刻提前,影响程度随水蒸气浓度的增加而减弱;相同水蒸气浓度下,增大氧气浓度会加快煤粉燃烧,削弱焦炭与水蒸气的气化反应强度。当氧气与水蒸气浓度同时改变时,增大氧水比,燃尽时刻提前;焦炭最大燃烧速率与氧水比存在非单调关系,氧水比小于0.25时两者为负相关,此时焦炭最大燃烧速率出现时刻随氧水比增大而提前,氧水比大于0.25时呈正相关,焦炭最大燃烧速率出现时刻稳定在40s左右。温度升高,水蒸气的气化作用增强,燃烧速率增大;高浓度(80%)的水蒸气对不同煤种均可改善燃烧,煤阶越高改善效果越明显。     

四分仓回转式空气预热器动态特性仿真研究

以300 MW富氧煤粉燃烧锅炉机组为研究对象,建立了四分仓回转式空气预热器的数学模型,并基于一体化仿真平台,建立了仿真模型。通过漏风扰动试验,分析了B-MCR工况下锅炉主要运行参数的变化规律。结果表明:随着四分仓回转式空气预热器漏风率的增大,四分仓出口排烟温度下降,一次再循环烟气和氧气温度上升;炉内绝热燃烧温度升高和三原子气体发射率增大,使水冷壁辐射换热量增多;主蒸汽量增多,主汽压力升高,主汽温度下降,不但影响机组的经济性,也威胁着机组的安全稳定运行。因此,减小四分仓回转式空气预热器漏风对于富氧煤粉燃烧锅炉具有重要意义。     

O2/CO2气氛下水蒸气对石灰石同时煅烧/硫化的影响

为进一步探讨富氧气氛下水分对硫化特性的影响,利用等温热重实验装置,进行了富氧燃烧石灰石同时煅烧/硫化实验,研究了水蒸气浓度、温度、石灰石粒径以及种类等对石灰石同时煅烧/硫化特性的影响。水蒸气提高了石灰石煅烧速率,石灰石完全分解时间缩短;在硫化反应动力学控制阶段水蒸气的影响不明显,而到扩散控制阶段促进作用变得显著。富氧气氛下水蒸气的影响随温度（实验范围）升高而突出,温度越高最终的钙转化率越高。粒径效应显著,随石灰石粒径的减小最终钙转化率明显提高。水蒸气对不同种类石灰石的同时煅烧/硫化特性影响趋势基本一致。     

墙式切圆锅炉分级富氧燃烧对NO_x生成量影响的数值模拟

针对某电厂超临界660 MW机组墙式切圆燃煤锅炉,通过在空气分级燃烧技术上运用富氧燃烧的方法,对炉内温度场以及NO_x排放特性进行了数值模拟研究。结果表明:在25%、28%、30%富氧工况下,30%富氧工况表现出与电厂实际空气工况运行下良好的一致性,且炉膛火焰充满度更好,比采用空气分级燃烧稳定;再循环烟气中高摩尔分数的CO_2与煤焦反应加剧了还原性气氛,且煤粉气流在还原区停留时间的增大提高了NO_x污染物向N_2的转化,减少了NO_x生成量;墙式切圆燃烧煤粉锅炉采用分级富氧燃烧后炉膛出口NO_x生成量由原来的236 mg/m~3降低为125 mg/m~3,较空气分级燃烧降低了47.03%。     

煤粉富氧分级燃烧NO_(x)排放特性的实验研究EI北大核心CSCD

开发煤粉高效清洁燃烧技术是实现“双碳”目标的有效途径之一。该文利用两段式高温滴管炉,研究煤粉高温富氧分级燃烧条件下NO_(x)排放的规律。结果表明:二次风量过大或过小均不利于抑制NO的生成,并且二次风氧气浓度和二次风量对NO_(x)的排放规律存在交互影响;NO_(x)排放浓度最低对应的最佳二次风氧气浓度随二次风量氧气系数的增加而减小。当二次风量氧气系数为0.4~0.5且二次风氧气浓度为30%~70%时,存在多组工况NO_(x)排放浓度满足超低排放要求,并且此时飞灰含碳量均低于8%。高温富氧分级燃烧能实现煤粉高效燃烧的同时直接实现NO_(x)的超低排放。