煤粉颗粒粒度分形分析

采用英国Malvem公司的MAM5004型激光粒度分析仪测定了合山、晋城各4种不同粒径煤样的粒度分布．采用美国LECO公司的MAC-500型工业分析仪分别测得各煤样的固定碳及挥发分含量．根据实验数据研究了煤粉颗粒的分形特征及其煤粉粒度分布分形维数与其固定碳及挥发分含量的关系，提出了基于考虑能量、环境、安全的煤粉燃烧锅炉的煤粉经济细度新概念．煤粉的分形维数可以反映煤粉的物理结构特性，并提供反映煤粉燃烧特性与炉内的燃烧状况的信息．煤粉颗粒的分形维数愈大，细度愈小，愈均匀，煤粉燃烧性能愈好，超细化煤粉燃烧技术是一种极具潜力的煤粉洁净高效燃烧新技术．     

煤粉颗粒粒度对煤质分析特性与燃烧特性的影响

采用Ｍａｌｖｅｒｎ 公司的马尔文粒度仪测量煤粉颗粒的平均粒度和粒度分布、及Ｌｅｃｏ 公司的ＭＡＣ－ ５００ 型工业分析仪测量煤粉的工业分析成分, 对合山劣质烟煤、晋城贫煤的各４ 种不同粒径的细化和超细化煤样进行了试验研究, 应用库仑滴定法测定了煤粉颗粒粒度对煤质全硫元素分析的影响． 结果表明, 煤粉颗粒粒度对煤质分析特性有很大的影响, 并进一步影响煤粉的热解、着火、燃烧等特性． 煤粉颗粒粒度是进行煤质分析与燃烧系统设计的重要物理参数．     

煤粉射流中颗粒团的传热及其对着火行为的影响

建立描述煤粉射流中典型尺寸颗粒团的传热及着火过程的瞬态数学模型,考察其在高温环境中的升温特性和着火行为。模型计算发现,颗粒团的升温过程与颗粒团尺寸明显相关,对流换热份额随着颗粒团当量直径Dc的增加而下降。在火焰温度Tf=2 000 K、烟气温度T)s=1 400 K的条件下,对于D_c=3 mm的颗粒团,对流换热量Q_(conv,sc)占总换热量的86%;Dc=10 mm时,辐射换热量Q_(rad,fp)占到60%;而D)c≈8 mm时,对流换热与辐射换热量相近。火焰辐射温度T_f的升高降低了对流换热份额,并使得Q_(conv,sc)=Q_(rad,fp)对应的临界D_c,即D_c*减小。T)f对D_c较小的颗粒团的加热和着火影响较小,对D_c较大的颗粒团的影响明显。烟气温度Ts升高时,对流换热份额升高,D_c*增大。T_s在D_c较小时对着火时间影响较大,而D_c较大时影响不再明显。煤粉浓度增加时,颗粒团着火时间先明显下降,在0.6~0.8 kg/m~3的范围内达到最小值,而后随着煤粉浓度的进一步增加而略微增加。     

瓦斯煤粉耦合体系着火实验研究

为研究煤矿井下瓦斯、煤粉、空气3成分体系的着火特性,在改进的粉尘云最低着火温度测试装置(G-G furnace)内,选取4种煤样进行瓦斯与煤粉耦合条件下的引燃实验研究。 实验结果表明：当有煤粉存在时,瓦斯-煤粉-空气3成分耦合体系的最低着火温度（MIT）均低于瓦斯、煤粉的最低着火温度,且煤粉粒径越小、煤粉挥发分越大,耦合体系的最低着火温度下降的越多。D50≈25 μm的1号煤样使得耦合体系的着火温度比瓦斯低340 ℃,比煤粉低110 ℃。说明煤矿井下电气设备按纯的甲烷气体进行防爆温度设计和选型,若不考虑煤粉的影响,具有引燃瓦斯-煤粉-空气3成分耦合体系的风险,需加以完善和改进。     

超细煤粉着火特性的热重分析

采用热重法,分析了粒度、升温速率和氧气浓度对超细煤粉着火特性和燃烧特性的影响.实验结果表明,减小煤粉粒度,增大氧气浓度有利于降低煤粉着火温度,增大煤粉的燃烧速率,提高超细煤粉燃烧性能.升温速率对煤粉的燃烧特性也有影响,随着升温速率的提高超细煤粉的着火温度升高,最大失重速率增大,最大失重速率对应的温度升高.     

W火焰锅炉无烟煤煤粉气流着火特性

针对采用缝隙式燃烧器的600 MW超临界W火焰锅炉进行了热态试验研究,着重考察了不同工况下无烟煤煤粉气流的着火特性。试验结果表明,煤粉气流着火特性受燃烧器配风和煤粉浓度影响较为敏感。较低的一次风速可以显著缩短浓相煤粉气流着火距离,在1 m左右可以稳定的着火;二次风应在煤粉气流着火后补入,过大或过小的二次风均容易引起燃烧恶化;无烟煤煤粉气流的燃烧宜采用较高的煤粉浓度,煤粉浓度提高至1.0 kg/kg后浓相煤粉气流的着火更加稳定。控制合适的煤粉气流着火距离对W火焰锅炉运行非常重要,着火延迟距离过大后会引起火焰中心的下移从而容易造成冷灰斗区域的温度过高。     

煤粉颗粒团燃烧过程的数值模拟

煤粉的燃烧在工程实际中很多情况下都是聚团燃烧,颗粒内部传热传质机理复杂。本文根据多孔介质的传热传质学理论,引入对流项,建立了气流场中煤粉团燃烧的三维数学模型,并对不同孔隙率的煤粉团的燃烧过程进行了对比计算,计算结果合理,揭示了孔隙率对煤粉团着火燃烧的影响,为深入研究煤粉团燃烧特性打下基础。     

燃烧煤粉颗粒的粒度速度测量方法

基于煤粉火焰辐射特性,提出了蓝色背光照明成像的方法,可以避免或减少火焰自发光的影响,直接获得单个固体煤颗粒的静态或动态影像。采用单帧长曝光的测量方法,从煤粉颗粒的运动轨迹中同时获得燃烧中煤颗粒的粒度和速度。在基于Mc Kenna燃烧器的平面火焰携带流燃烧器系统中,用工业相机对煤粉燃烧进行实验研究,并获得了燃烧器出口不同距离处燃煤颗粒的粒度和速度信息。紧邻出口的粒径测量结果与送入给料器前的煤样筛分粒度范围相符,粒度和速度随高度变化的趋势也证明了该方法的可行性。该方法的提出为煤粉燃烧过程的可视化测量研究奠定了基础。     

烟煤挥发分和焦炭分解燃烧过程中NO释放特性

采用固定床反应器，将烟煤的燃烧分为焦炭燃烧和挥发分燃烧两部分，研究了各自燃烧过程中产生NO的规律，评价了焦炭N和挥发分N对煤粉燃烧产生NO的相对贡献.研究结果表明，煤粉N﹑焦炭N和挥发分N的转化率都随过量空气系数α和温度的增加而增加；由挥发分N转变成NO是烟煤燃烧过程的主要来源；烟煤NO的转化率都小于其分解燃烧时挥发分NO＋焦炭NO的总转化率；氧化性气氛越强，挥发分和焦炭在煤粉燃烧时的相互作用越强.     

多通道逆喷旋流燃烧器不同负荷下煤粉燃烧特性研究

旋流燃烧器煤粉燃烧特性与其结构参数及运行工况密切相关，是工业煤粉锅炉的研究重点。为了研究煤粉在多通道逆喷旋流燃烧器不同负荷下的燃烧特性，以热态试验台架为基础，采用高温热电偶、烟气分析仪和高速摄像机3种手段对预燃室内的温度分布、组分浓度分布及预燃室外的火焰形态进行测量，分析不同负荷下煤粉在预燃室内、外的燃烧过程。试验结果表明：多通道逆喷旋流燃烧器在不同负荷下均可实现煤粉稳定燃烧，负荷最低可至35%;煤粉呈现“风包火、火包粉”的径向分级燃烧状态，其中低温空气层保证预燃室结构长期稳定运行，高温无氧强还原性气氛保证煤粉快速着火稳定燃烧同时抑制燃烧初期NO_x生成；低负荷运行时，煤粉燃烧过程集中在预燃室内且燃烧强度较高，温度较高其峰值均值为1 204℃,无氧区域较大时强还原性气氛中CO浓度较高，预燃室外无形态稳定火焰；中、高负荷运行时，预燃室内煤粉燃烧强度略低，温度较低时其峰值均值分别为1 087℃、1 090℃,无氧区域较小时强还原性气氛中CO浓度较低，燃烧过程延伸至预燃室外，形成稳定的旋流火焰，其直径和发散角度分别维持在750 mm和25°左右，而火焰长度则由2 627 ...     

煤粉粒度对神华煤热解及燃烧特性的影响

采用瑞士梅特勒公司生产的TGA/SDTA851e热重分析仪器研究了4种不同煤粉粒度神华煤的热解、燃烧特性,考察了粒径及升温速率对热解和燃烧的影响。采用不同的升温速率制取两组焦样,进行热天平燃烧实验。用特征温度表征燃烧过程特性,分析燃烧规律的变化。实验结果表明,随着制焦时煤粉粒径的减小,煤焦的着火温度提前,燃烧的剧烈程度增加,燃烧的稳定性和燃烬程度得到了改善。由于挥发分的存在,煤粉燃烧过程中粒径对于难燃质燃烧的影响较小。     

Na，K添加量对超细煤粉燃烧特性的影响

利用热天平,通过对不同Na,K含量脱灰煤粉样品燃烧特性曲线的分析,研究了Na,K含量对铁法超细脱灰煤粉燃烧特性的影响.实验结果表明: Na,K对超细脱灰煤粉的燃烧具有明显的促进作用,不同Na,K含量脱灰样品的TG,DTG曲线均在原煤的下方,随Na,K含量的增加,脱灰样品的着火温度降低,达到最大失重速率的温度降低,对样品500 ℃时的燃尽率也有明显提高.因此,可以认为Na,K对挥发分的析出、着火以及固定碳的燃烧都具有催化作用,但过量的Na严重抑制煤粉的燃烧.     

不同粒径煤粉煤质变化及燃烧特性研究

采用哈氏可磨测试仪对阳泉无烟煤、印尼褐煤进行研磨,测出其哈氏可磨性指数HGI,同时用马尔文激光细度仪对可磨仪研磨后的煤样进行细度测量。利用振筛机对研磨后的煤样进行筛分,区分出4种不同粒径的煤粉,然后用工业分析仪测出其工业分析成分,研究其工业分析成分之间的区别;采用热重分析仪进行燃烧试验,研究粒径及工业分析成分变化对燃烧特性的影响。结果表明：研磨后煤粉中的不同粒径煤粉在研磨过程中产生工业分析成分的偏离,影响煤粉的热解、着火、燃烧等特性;研磨后煤粉中的细粉相对粗粉增大了比表面积并改变了孔隙结构,对煤粉的着火、燃烧稳定性、燃烬性等都有积极的影响;由于两种煤种煤质的不同,导致其燃烧机理及燃烧特性的不同。     

碱/碱土金属盐对高灰分煤粉燃烧的催化作用

用热重分析方法对比研究了Ca(NO3)2,KCl和NaCl对高灰分煤(HAC)着火温度、燃烧特性指数和放热面积的影响.结果表明,碱/碱土金属盐能改变高灰分煤的燃烧反应历程,加速煤燃烧反应速率,着火温度降低,燃尽温度提前,且燃烧放热量增加.碱/碱土金属盐影响着火性能的大小排序为:NaCl(KCl)＞Ca(NO3)2;碱/碱土金属盐影响燃尽性能的大小排序为:NaCl＞KCl＞Ca(NO3)2.煤催化燃烧的作用机理研究结果表明,碱/碱土金属盐对煤粉着火性能的提高主要是金属盐促进了煤中挥发分的释放,使着火点提前;碱/碱土金属盐对煤粉燃尽性能的提高,主要作用机理是金属盐充当氧的载体,促进氧转移.     

煤液化热高压分离器煤粉漂移特性数值模拟与优化

为揭示煤液化热高压分离器（简称“热高分”）内的煤粉漂移规律,基于热高分的结构特性和多相流物性参数,建立物理模型,并采用VOF(volume of fluid)模型和DPM(discrete phase model)模型,数值分析进口液固两相中固相质量分数、颗粒粒径对煤粉漂移特性的影响。研究发现：在气液交界面处,煤粉颗粒平均质量浓度最大,并随进口固相质量分数的增加而增大;小颗粒对气流的跟随性好,故气相出口的煤粉漂移率与颗粒粒径呈负相关关系;当进口固相质量分数增大到7%以上时,对应同一颗粒粒径下煤粉漂移率基本不变。通过在热高分上部增加45°倾斜挡板,发现气相出口处煤粉漂移率从2.03%下降到0.88%。     

烟杆与配煤混燃特性及协同作用研究

利用综合热分析仪在空气气氛下对富源烟煤、小龙潭褐煤、宜良烟杆(生物质)以及3种燃料以不同比例混合后的燃料进行TG/DTG分析,结果表明:掺混烟杆生物质燃料可大幅提升单种煤粉的着火性能,使得着火温度及最大失重速率温度向低温区移动,且在掺混比例大于30%影响最明显;并发现烟杆与配煤燃烧时在不同温度区间有不同的相互作用,随着生物质掺混比例的增加,挥发分析出阶段的抑制作用越强。通过Origin分析软件,拟合相互作用率曲线并积分,可以量化烟杆与配煤混燃过程的协同作用。     

中等挥发分烟煤回燃逆喷式燃烧数值模拟

为扩展逆喷室燃煤粉工业锅炉对中等挥发分烟煤的适用性,以大同烟煤为研究对象,利用数值模拟技术,对14 MW旋流逆喷式燃烧器三维建模,模拟了燃烧器内的燃烧组织过程。通过对比挥发分较高的神华煤模拟结果发现:着火位置、供料量和燃烧室温度均是影响中挥发分烟煤燃烧稳定的关键因素,延长高温区域、增加回流区域面积、强化燃烧器燃烧过程组织可有效提高燃烧器对中等挥发分煤种的燃烧效果,根据煤质特性,选择相应的运行条件可起到良好的稳定燃烧作用。结合现场运行,同时对现有燃烧器进行了优化研究,最终确定了14 MW燃烧器燃用大同煤的最佳运行工况,即一次风速为24 m/s、二次风速为10 m/s和进料量为0.35 kg/s的优化运行条件,经对运行过程检测,燃烧器出口和炉膛温度由原来的926.5℃和856.7℃分别升高至1 055.6℃和938.8℃,燃烧效率达到98%以上,燃烧更加稳定。     

声波对煤粉燃烧特性的影响：研究进展与展望

“双碳”目标的实现对煤炭的清洁高效利用提出了更高的要求。因此，探索煤粉新型清洁高效燃烧技术具有重要意义。声学作为一门基础性和交叉性极强的学科,近年来已渗透到几乎所有重要的自然科学和工程技术领域。尤其在燃煤电站锅炉中，声学技术的应用受到了广泛关注和研究，如基于声学原理的炉内温度场重建、测流、泄漏检测及声波除灰、声波团聚等技术。以上声学技术的研究和应用均涉及到声波传播过程中产生的声物理和化学效应。有关声场作用下煤粉颗粒燃烧特性的研究已有诸多报道，指出利用声波的物理化学效应可以为煤粉颗粒清洁高效燃烧提供新的技术手段。声波助燃技术已被证实是一种高效节能、清洁环保的新型燃烧技术，具有较大潜力。因此，在节能减排政策的高要求下，声波助燃技术在燃煤电站锅炉中的应用推广与发展研究应当得到足够的重视。目前针对声波影响煤粉颗粒燃烧的基础理论研究尚不完善，对声波物理化学效应的作用机制阐述不清。已有的文献中对声波影响煤粉燃烧的研究鲜见专著和综述性文章介绍。鉴于此，本研究较为全面地介绍了声波影响煤粉燃烧的作用机制，分析总结了国内外声波影响煤粉颗粒燃烧的研究现状，厘清了声波影响煤粉颗粒燃烧特性的主要技术研究路线，以...     

混煤燃烧特性的热重分析法研究

利用热重分析法对由无烟煤、烟煤和瘦焦煤及其混煤的着火、燃烬等燃烧特性进行了研究.试验结果表明:在无烟煤中掺入烟煤或瘦焦煤,煤的着火和燃烬都有较大改善;当混煤中烟煤、瘦焦煤比例分别占50%～75%和0～25%时,对无烟煤改善效果明显;相同掺混比例下,烟煤的改善效果总体上比瘦焦煤好.     

不同条件下燃煤颗粒物的粒径分布研究北大核心

为研究不同条件对煤燃烧生成颗粒物的影响,在实验室条件下,利用微孔均匀沉积冲击器将煤粉燃烧后生成的颗粒物分离并收集到0~18μm中的11个区间,研究了燃烧温度、质量、煤种及其尺寸大小对颗粒物生成的影响。结果表明:低温状态下,烟煤和褐煤收集到的总颗粒物质量较高温状态下明显增加;高温状态下,两者颗粒粒径分布在1.0~10μm区间内质量增加,粒径峰值分别出现在0.18~<0.32μm、0.32~1.0μm内;烟煤燃烧生成颗粒物质量较褐煤明显增多,燃烧生成颗粒物质量与煤粉质量及尺寸大小呈正比关系。