四角切圆锅炉煤粉燃烧的数值模拟研究

采用Realizable k-ε湍流模型、随机颗粒轨道模型、EBU预混湍流燃烧模型、两步竞争反应的挥发分析出模型、扩散/动力碳颗粒燃烧模型和P-1辐射模型,对某电厂130 t/h四角切圆锅炉炉内的气固两相湍流流动、燃烧以及辐射传热等进行了数值研究,其中气相流场采用非交错网格的SIMPLE差分格式求解.研究结果表明,空气动力场与实验结果吻合的很好,颗粒轨迹符合实际运动状态,炉内温度分布与实际锅炉基本吻合,此研究为锅炉的高效率运行和改造提供了重要的指导意义.     

分解炉内不同煤质煤粉燃烧的数值模拟

针对一实际尺寸的分解炉建立数学模型，采用简化的PDF反应模型对3种不同煤质煤粉在分解炉内的燃烧过程进行了数值模拟。数值计算结果直观地展现了煤粉在炉内运动过程中的颗粒轨迹、挥发份释放速率、焦炭燃烧速率的详细情况，并对不同煤质煤粉进行了对比研究，为论依进一步研究分解炉内煤粉燃烧和碳酸钙分解的耦合作用提供了参考，为分析煤质与分解炉结构的适应性问题提供了理据。     

六角切圆炉膛气流流动特性的数值模拟

在试验研究的基础上,采用K-ε双方程湍流模型对六角切圆燃烧锅炉进行冷态数值模拟,研究炉内气流流动特性,突出原始设计工况与各种改进工况的对比,分析原型锅炉受热面结渣的原因,数值模拟研究发现,燃烧器六角布置的锅炉具有不同于四角锅炉的独特的炉内空气动力场,侧墙燃烧器对炉内流场影响较大,上排燃烧器二次风假想切圆加大有利于炉内燃烧,与试验结果吻合较好,适当加大二次风假想切圆直径成为工程改造的有效方案。     

分解炉内无烟煤燃烧优化的数值模拟研究

采用混合分数方法数值模拟了中材建设有限公司国外一2 000 t/d生产线分解炉内无烟煤的燃烧过程,挥发份采用单速率模型、碳颗燃尽采用反应动力/有限扩散速率模型,颗粒相采用随机轨道模型.首先按照分解炉的设计参数模拟研究了炉内无烟煤的燃烧过程,其次模拟了煤粉喷射速度对燃烧过程的影响,研究了该分解炉焚烧无烟煤最优煤粉喷射速度,为该工程项目的顺利实施提供了重要的理论指导作用.     

射流偏转及实际炉膛切圆的分析计算方法

首先介绍了在切圆燃烧炉膛内燃烧器流偏转方面的研究现状,然后根据对炉内流动工况的观测,提出切圆燃烧炉膛内燃烧器射流的运动在本质上是横向气流射流的运动,在分析这个充动模型的卷吸及所受作用基础上推导出射流偏转的计算方法,并针对典型６００ＭＷ的炉膛进行了计算及试验验证,计算及实验验证表明,这一方法可以成功地预测四角切圆燃烧炉膛内燃烧器射流的偏转和实际切圆大小对切圆燃烧器的设计有一定的指导意义。     

大型电站锅炉四角切圆炉膛中气体煤粉多相流动特性的数值试验研究

本文运用计算机辅助优化数值试验方法对大型电站锅炉四角切圆炉膛中气体和煤粉颗粒在不同运行工况下的流动特性进行了基础性研究．得到了满负荷运行和变工况缺角运行时炉内空气动力场的变化，并了解了实际切圆直径沿炉膛高度变化及截面上最大切向速度沿炉膛变化的规律．对煤粉颗粒的运动轨迹计算表明，颗粒直径对其运动影响较大．另外，对变工况运行时所引起的煤粉火焰偏转情况进行了分析．部分数值试验的计算结果和实际的现场测试结果吻合较好．     

燃烧器墙式布置锅炉燃烧器区域湍流特性研究

针对某六角切圆燃烧锅炉存在的受热面结渣等问题，将PDA气、固两相测量技术应用于六角切圆燃烧锅炉，通过理论分析，将上层燃烧器一、二次风改为同心双切圆布置形式，对燃烧器区域的湍流特性进行冷态试验研究，探索试验原型的结渣原因。改进前后对比可见，改进的结构在一定程度上弥补了六角煤粉炉性能上的不足；适当地采用一、二次风同心双切圆布置形式，能够有效地改善炉内的湍流特性，从而抑制结渣现象的发生。     

不同带粉量的三次风再燃试验与数值模拟

在某200MW四角切圆燃烧煤粉炉上实施了三次风再燃技术,并采用现场试验和数值模拟相结合的方法,研究不同三次风带粉量工况下的炉内煤粉燃烧和NOx还原情况.研究结果表明,引入高速燃尽风喷口(OFA)射流可以强化混合,加快焦炭颗粒的燃尽,同时通过合理控制OFA喷口高度来避免炉膛上部超温;为降低飞灰含碳量,要尽量提高主燃区内煤粉的燃尽程度;若适当提高OFA喷口高度并合理控制炉内各区域的过量空气系数,在20%带粉量情况下,该三次风再燃方案可以获得50%以上的脱硝率并基本不影响锅炉正常运行.     

直流煤粉射流着火稳定性指数研究

基于炉膛内煤粉射流微元段,分析煤粉射流卷吸、挥发分与焦炭燃烧以及辐射传热引起的质量与热量变化,建立煤粉射流中氧质量浓度变化、煤焦颗粒直径变化、煤粉颗粒温度变化及一次风射流温度变化微分方程。在此基础上,提出煤粉射流着火稳定性指标的定量计算方法,对于在实际运行中预测与诊断燃烧状态、优化燃烧、预防熄火具有重要意义。     

涡流式分解炉内垃圾衍生燃料和煤粉燃烧特性的数值模拟

针对某实际生产线上的涡流式分解炉,采用Realizable k-ε模型、DPM模型、有限速率燃烧模型等对炉内的垃圾衍生燃料燃烧特性和煤粉燃烧特性进行了数值模拟研究,结合分解炉内温度场、组分浓度场及燃烧速率等展开综合分析。研究结果表明:与煤粉的燃烧特性相比,RDF的燃烧过程以挥发分燃烧为主,且其具有着火点低,燃烬速率快,燃烧温度低等特点;RDF与煤粉混烧时可促进煤粉的燃烧,且炉内温度均匀、稳定分布,未影响窑炉的稳定性。     

油页岩颗粒燃烧的高温段多相燃烧模型

油页岩的燃烧过程是复杂的.基于热重燃烧曲线,可将油页岩的燃烧过程分为低温阶段、过渡阶段和高温阶段3部分:低温阶段为均相燃烧,高温阶段为多相燃烧,而过渡阶段则为高温阶段的多相燃烧准备条件.本文建立了高温段的多相燃烧模型:在能量方程中耦合了颗粒与外界环境之间的对流和辐射换热;低温阶段挥发分的大量释放使得油页岩内部孔隙增大,因而考虑了颗粒内表面积对碳的燃烧反应速率的影响;同时也考虑了挥发分和固定碳的燃烧对油页岩固体颗粒密度的影响.模型的计算结果与实验数据相吻合.     

升温速率对沥青燃烧和气态产物释放特性的影响

采用热重-傅里叶变换红外光谱联用实验分析不同升温速率下沥青燃烧的失重过程,得到沥青燃烧过程中气态产物的析出规律,并利用Kissinger法计算沥青燃烧的动力学参数,为揭示火灾中沥青的燃烧机理和指导阻燃抑烟沥青设计提供重要的理论依据. 结果表明,沥青燃烧过程主要包括有氧热解和重质组分燃烧2个阶段,且两阶段的反应机理不同. 沥青有氧热解阶段包含3个失重峰,分别对应饱和分、芳香分和胶质的热解,3种成分燃烧的活化能依次增大;随着升温速率的增大,3个失重峰出现重叠,最大失重速率明显增加,气态产物的红外光谱吸收峰强度逐渐增强. 重质组分燃烧阶段的活化能相比胶质有氧热解更低,最大失重速率及红外光谱吸收峰强度随升温速率变化不大.     

芝麻壳的热解特性与动力学分析

为了探究芝麻壳的热解性质,实现芝麻壳热解的有效利用,利用热重分析对芝麻壳进行热解实验研究,考察了其在不同升温速率下的TG和DTG变化,发现芝麻壳的热解分为三个明显阶段,主要失重区间从200 ℃到400 ℃之间,为快速分解阶段,从400 ℃到1000 ℃,反应缓慢,失重率降低。两个主要阶段反应符合一级反应动力学模型,反应活化能分别为23.2726.02 kJmol-1和19.9421.48 kJmol-1,升温速率相同时,低温热解活化能均大于高温热解活化。     

燃烧模型对多孔介质内预混燃烧的影响

采用二维非稳态数学模型研究燃烧模型多孔介质内预混燃烧影响.燃烧模型分别为单步和多步化学反应动力机理（17种组分,58个反应）,CH4/空气当量比的范围为0.55～1.0.对比分析两种燃烧模型下燃烧器中心处的温度、组分浓度分布曲线.结果表明,多步燃烧模型对燃烧器内温度、组分浓度分布有更准确的预测,并与文献结果比较,证实了二维非稳态数学模型的正确性.此外,将二维的温度场进行比较,结果表明单步化学机理的反应区域小,温度梯度大,而多步化学反应由于各反应步骤存在时间尺度的差异,反应区域大,温度梯度相对较小,与实际燃烧情况能很好的吻合.     

微波辐射强化焦炭还原NO的反应机制

为探索高效、廉价的燃煤工业锅炉脱硝技术,以适宜工业应用的苹果木热解焦炭和热解兰炭作为NO还原剂,在微波反应系统中研究微波辐射对两种样品还原NO能力的影响,并结合红外测温实验,以及两种样品的孔隙结构、热重反应性等理化性质,对还原实验结果进行分析.研究结果表明:和热解兰炭相比,苹果木热解焦炭的孔隙结构更加发达,BET比表面积和孔容积更大,易于着火,燃烧反应速度较早达到最大值,并最先燃尽;但其燃烧剧烈强度、前期反应能力、可燃性以及燃烧性能偏弱.未施加微波时,苹果木热解焦炭对NO的还原能力强于热解兰炭;施加微波后,两种样品还原NO的能力较未施加微波时均有所增强;微波辐射有效促进了焦炭对NO的还原,且这种促进效果和微波功率成正比关系;微波辐射对热解兰炭的NO还原的促进效果较苹果木热解焦炭明显.红外测温实验结果表明,经过不同功率的微波辐射后,两种样品表面温度均有不同程度的提高,说明微波具有明显的热效应,促进了焦炭对NO的还原.     

Three-Dimensional Models for Analyzing the Cyclic Variations in a Lean Burn CNG Engine

Three-dimensional models,consisting of the flame kernel formation model,flame kernel development model and natural gas single step reaction model,are used to analyze the contribution of cyclic equivalence ratio variations to cyclic variations in the compressed natural gas(CNG)lean burn spark ignition engine.Computational results including the contributions of equivalence ratio cyclic variations to each combustion stage and effects of engine speed to the extent of combustion variations are discussed.It is concluded that the equivalence ratio variations affect mostly the main stage of combustion and hardly influence initial kernel development stage.     

Three-Dimensional Models Variations in a Lean for Analyzing the Cyclic Burn CNG Engine

Three-dimensional models, consisting of the flame kernel formation model, flame kernel development model and natural gas single step reaction model, are used to analyze the contribution of cyclic equivalence ratio variations to cyclic variations in the compressed natural gas （CNG） lean burn spark ignition engine. Computational results including the contributions of equivalence ratio cyclic variations to each combustion stage and effects of engine speed to the extent of combustion variations are discussed. It is concluded that the equivalence ratio variations affect mostly the main stage of combustion and hardly influence initial kernel development stage.     

化学反应速率模型对高温空气燃烧特性的影响

为了探讨更恰当的高温空气燃烧研究方法,本文从燃烧机理的角度,通过数值分析方法研究了化学反应速率模型对高温空气燃烧特性的影响,分别研究了单步有限反应速率模型、多步有限反应速率模型和涡旋破散模型．在多步有限反应速率模型中,考虑了多个反应步和逆反应,所以该模型结果中的温度比其他2种低,进而抑制了热力NOx的生成,因此NOx排放较低．单步有限反应速率模型与涡旋破散模型的结果基本一致,这与单步模型所用的一些经验常数是在常温下得到的有很大关系．研究结果验证,无论是对单步反应还是多步反应,建立的模型都有较好的适用性．     

微小圆管内正丁醇催化燃烧及动力学特性

通过实验研究在4 mm的石英管中以Pt/ZSM-5为催化剂的正丁醇催化燃烧反应,对比讨论当量比、流量对正丁醇催化效应的影响,分析转化率、产物浓度、燃烧效率等催化燃烧特性,拟合计算表观活化能.研究结果显示,保持体积空速小于19 080 h^-1,流量对丁醇在该微小圆管内的催化燃烧影响较小;气体总流量不变,减小混合气体的当量比,正丁醇的转化率大幅提高,表明氧在催化剂表面的吸附是正丁醇在Pt/ZSM-5表面反应的主导因素.当量比=1时,乙醛、二甲醚、一氧化碳等中间产物较多;当量比=0.3时,一氧化碳几乎没有被检测到.减少混合气体的流量和减小混合气体的当量比,正丁醇的燃烧效率都会提高.正丁醇在Pt/ZSM-5上反应的表观活化能为（110±20） kJ/mol,在低当量比、低流量下,正丁醇在催化剂下反应的表观活化能更小.     

含硫油品储罐中硫铁化合物的生成及其自燃性

油品储罐中硫铁化合物的氧化自燃被认为是引起油品储罐发生火灾和爆炸事故的主要原因。H2S气体溶解在水中生成的氢硫酸与储罐内壁铁发生化学反应是储罐中硫铁化合物生成方式之一。在25,50,75℃温度下,将H2S气体连续6 h通入含有8 g铁粉的水中制备硫铁化合物试样,将沉淀物过滤和干燥。化学分析和XRD分析结果表明,硫化产物中的硫铁化合物为FeS。在空气流速为300 mL/min的条件下,分别对干燥和潮湿的硫化产物试样进行再氧化实验。实验结果表明,所有硫化产物均具有很高的自燃性,而且硫化反应速率随硫化温度升高而增加,其自燃性也随之增加。