低挥发分煤粉着火与火焰稳定性研究

为了研究低挥发分煤粉着火与火焰稳定性,分析了气相燃烧与煤粉燃烧的着火贫限,提出了低挥发分煤粉着火的一次风粉气分离原则.实验证明,根据这一原则设计的开缝纯体燃烧器对低挥发分煤粉的着火与火焰稳定具有较好的适应性.     

煤粉燃烧两相流的数值模拟

由于煤粉燃烧受热面区域的气固两相流场测量难度大,为预测煤粉燃烧炉内部流场与两相流浓度场分布规律,以FLUENT为平台,建立了煤粉燃烧炉模型,用PDF来定义燃料成分,气相湍流流动采用标准的k-ε方程模型,气相为无滑移边界条件。颗粒相采用随机轨道模型。利用有限差分法来离散微分方程,对控制方程的求解采用SIMPLE算法。得到了燃烧炉内部温度场,煤液化率的分布规律及煤粉的颗粒轨迹。揭示了挥发分释放与燃烧的过程,剖析了焦炭的燃烧机理,为煤粉在分解炉内的优化燃烧提供了重要的理论参考依据。模拟结果有助于煤粉炉改造和节能。     

考虑热解产物组分的煤粉着火燃烧数学模型

建立了球坐标系下考虑煤粉挥发分释放、传热、传质和化学反应全耦合的单颗粒热解、燃烧瞬态数值模型,并对陕西神木烟煤的着火、燃烧特性进行分析.结果表明,单颗粒煤粉的着火始于挥发分,且受氧气扩散速率的控制,挥发分火焰能够到达距颗粒中心约29倍颗粒半径的地方.当煤粉热解完成时,炭粒表面生成的CO被引燃,火焰退回炭粒表面附近而使炭粒快速升温,燃烧进入表面氧化反应控制状态.随着燃烧速率进一步提高,炭粒燃烧又开始受到表面还原反应的控制,火焰再次离开炭粒表面.
     

炉膛煤粉空气射流的火焰稳定性分析

本文结合锅炉炉膛煤粉空气射流的流场特征,分析煤粉气流的预热、着火及燃烧过程,提出以炽热燃烧的回流区为研究对象的分析煤粉射流气流火焰稳定的集总分析模型,并用它分析了几种典型的炉膛煤粉射流流场.结果表明,对于任何给定特征尺度的回流区只要满足一定的温度、煤粉浓度及射流速度等条件,就能实现对射流火焰的稳定.     

高浓度煤粉着火阶段燃烧特性的试验研究

在滴管处对烟煤粉气流着火阶段燃烧特性进行了试验研究，研究表明，高浓度煤粉的着火是挥发分燃烧的均相着火，初期挥发分相燃烧生成ＣＯ，当煤粉浓度降低时，着火方式由均相着火经联合着火向非元相着火过渡，此外还对煤粉粒径的影响进行了研究。     

天然矿物添加剂对高炉喷吹煤粉燃烧特性的影响

利用热分析法研究了大贵白云石、荣富镁石、东燃镁石、里领石灰石和方解石五种天然矿物添加剂对无烟煤燃烧过程的影响.考察了着火温度、最大燃烧速率、挥发分释放特性指数和燃尽特征指数等燃烧特征参数,求出了反应动力学参数活化能Ea和指前因子A.实验结果表明:大贵白云石、荣富镁石和东燃镁石能够显著促进煤粉的燃烧过程,降低着火温度,增大煤粉的挥发分释放特征指数D和煤粉的燃尽特性指数Cb,使最大燃烧速率前移至挥发分着火燃烧阶段;里领石灰石和方解石则相反.同时,动力学计算表明:大贵白云石、荣富镁石和东燃镁石使煤粉的活化能分别降低10.4%、14.5%和10.7%,对煤粉燃烧有助燃作用;里领石灰石和方解石使煤粉的活化能分别提高2.0%和4.3%,对煤粉燃烧没有助燃作用.     

低NOx旋流燃烧器燃烧特性数值模拟

为分析DBC-OPCC型低NO_x旋流燃烧器的燃烧性能与NO_x释放特性,通过数值模拟的方法研究燃烧室内燃料粒子的射流轨迹、温度分布、速度分布及各组分分布之间的规律。结果表明:温度分布表现为中央高两边低,氧量分布与温度分布规律相反,一次风喷口处温度分布、氧量分布与回流区的形状、大小以及煤粉颗粒密度密切相关。出口流域CO_2整体上沿中轴线呈对称分布,即中央高两边低,其变化趋势与氧量分布规律相反,与温度分布规律相近。喷口处CO含量极高,浓厚的还原性氛围对削减NO_x排放具有积极作用,在一次风喷口处煤粉形成外浓内淡的分布形态以及"三高一低"区,强化加热、析出挥发分、着火以及高温火焰内的NO_x还原,降低NO_x排放,提升稳燃能力。气流呈风包粉结构,可防范水冷壁结焦与高温腐蚀现象。     

煤粉对旋转摩擦火花引燃甲烷的影响

参照GB13813搭建了旋转摩擦实验装置，研究摩擦火花引燃甲烷、空气与煤粉混合物的规律.通过高速摄像机和红外热像仪，确定A3钢和钛金属棒在连续摩擦过程中引燃甲烷与空气混合物的是摩擦撞击产生的钛金属火花，而非摩擦热接触面.分别选取三种粒径的褐煤、烟煤和无烟煤粉尘样品，测试煤粉对旋转摩擦火花引燃甲烷与空气混合物的影响规律，发现加入煤粉后甲烷空气混合物着火延迟时间较长.对于同类煤粉，粒径越小爆炸延迟时间越长.对于同一粒径的三种煤粉，着火延迟时间由长到短依次为褐煤、无烟煤、烟煤，其规律与煤粉含水量的多少一致；但未发现和煤挥发分有明显关系.     

煤粉对旋转摩擦火花引燃甲烷的影响

参照GB13813搭建了旋转摩擦实验装置,研究摩擦火花引燃甲烷、空气与煤粉混合物的规律.通过高速摄像机和红外热像仪,确定A3钢和钛金属棒在连续摩擦过程中引燃甲烷与空气混合物的是摩擦撞击产生的钛金属火花,而非摩擦热接触面.分别选取三种粒径的褐煤、烟煤和无烟煤粉尘样品,测试煤粉对旋转摩擦火花引燃甲烷与空气混合物的影响规律,发现加入煤粉后甲烷空气混合物着火延迟时间较长.对于同类煤粉,粒径越小爆炸延迟时间越长.对于同一粒径的三种煤粉,着火延迟时间由长到短依次为褐煤、无烟煤、烟煤,其规律与煤粉含水量的多少一致;但未发现和煤挥发分有明显关系.     

以高温回流稳定煤粉燃烧火焰的简化分析模型

基于炉膛中煤粉空气射流的流场特征，提出了以高温回流区内煤粉挥发分燃烧释热来加热和点燃煤粉气流从而实现火焰稳定的集总分析模型，并以回流区温度的变化率为判据找到了稳定煤粉气流的回流区特征尺度，据此就能近似判定各种煤粉气流流场的火焰稳定性能。     

高炉风口煤粉及回旋区焦炭燃烧过程数学模型

通过对高炉风口粉煤燃烧及回旋区焦炭燃烧过程中高炉工作环境的探讨,得出数值模拟的方法在喷煤高炉风口煤粉及回旋区焦炭燃烧研究中的必要性,回顾了前人应用数值模拟的实验方法在此方面的研究,总结出了煤粉喷吹过程气-粒两相湍流流动数学模型;煤粉挥发分热解及辐射传热数学模型;回旋区焦炭颗粒燃烧能量方程,最后提出了基于CCD技术的数值模拟边界条件设定的新构想.     

粉煤料仓下料稳定性实验

建立了一个粉煤料仓下料系统,对粉煤在料仓里多股下料的稳定性及其影响因素进行了研究。实验结果表明:影响粉煤在多出口料仓里稳定下料的因素主要有料仓的补气方式和多出口料斗的结构。其中料斗的有效流通面积占料斗总截面面积比例是决定多出口料仓下料能否稳定的一个重要参数。在合适的补气方式和结构合理的料仓里,粉煤能稳定下料,并且关闭任意的几个出料口时,下料稳定性良好。粉煤在料仓里料位对下料稳定性影响不大。     

煤粉快速热解规律的试验研究

用层流曳带流反应器对煤的快速热解规律进行了试验研究。探讨了煤种、热解终温、热解时间和反应器内煤粒的加热过程等因素对煤粉快速热解失重特性的影响．并对三种煤的热解挥发分组分析出规律进行了初步的研究。     

一种新型电站锅炉煤粉燃烧器──可调叶片式燃烧器(英文)

为了解决电站锅炉燃用低质煤时的不稳定燃烧问题，本文提出了一种新型可调叶片式煤粉燃烧器，当叶片的角度变化时，可以调节下列参数达到最佳状态：流动速度的分布，回流区的大小，湍流强度和湍流动能，煤粉浓度，颗粒的直径大小及分布等，在这种情况下可以使劣质煤燃烧稳定，提高经济效益．     

液排渣粉煤燃烧器空气动力特性的试验

对液排渣粉煤燃烧器内气流运动规律和混合过程进行了冷态模拟研究，分析了结构参数和动力参数对流动的影响。试验表明：燃烧室轴向速度可分成６个不同的区域，存在４个回流区；简单环形挡渣板也能产生环形回流区，在旋风燃烧室设计中可取代锥形缩口挡渣板。最佳参数为：１次风旋流数Ｓ１为１．７８－２．０；１次风口和２次风口距离Ｌ１２＝（０．７５－１．１５）Ｄ；一次风量为１５％－２０％。     

煤粉浓度与风量的热探头测量方法研究

开发了长弦为10 mm、短弦为5 mm的椭圆型热探头,用于煤粉浓度与风量的测量.将热探头放入煤粉-空气输送管中,热探头1的长弦平行于来流,热探头2的短弦平行于来流.研究发现:热探头1对煤粉浓度反应迟钝;热探头2对煤粉浓度反应比较敏感.分析了气固两相流中的弛豫效应,提出了热探头1和热探头2在气固两相流中的换热准则关系式.将热探头1和热探头2的换热准则关系式相耦合,可用于测量煤粉浓度和风量,测量结果的相对偏差分别在20%和10%以内.     

粉煤热解过程的温度相关模型

探讨了煤种、粒径、加热终温等几个主要因素对沉降炉中煤粉快速热解过程和差热天平中的慢速热解过程的影响，分析比较了慢速热解及快速热解中挥发分组分及其总体的析出过程。     

惰化设计方法及其在煤粉干燥工艺中的应用

介绍了可燃粉尘极限氧含量的测试方法和测试设备,并给出了几种常见可燃粉尘的极限氧含量.根据气体均匀混合假设,导出了采用加压或抽真空惰化情况下惰化次数的计算方法和采用通流惰化情况下惰化时间的计算公式.提出了估算惰化流量的经验公式.给出了一个煤粉干燥工艺惰化设计的实例.正常运行时,惰化气体流量可通过循环风量和漏风率估算.在短时间停产时,应采用较小的惰化流量(每小时1~2个设备容积)维持惰化气氛.