冷却边界下变孔隙多孔介质燃烧特性研究

针对天然气等高热值气体燃烧氮氧化物排放高和多孔介质烧蚀问题,设计开发了变孔隙多孔介质燃烧试验系统,研究了不同燃烧器内芯结构的孔隙排列方式及冷却空气流量对燃烧温度及污染物排放的影响。结果表明：积木式结构外环孔密度呈阶梯状排列比呈均匀型排列更有利于热量沿燃烧器径向传递;积木式结构的内芯孔密度呈阶梯状排列时,有利于提高燃烧室下游的温度;随着冷却空气流量的增大,冷却空气吸热量所占燃烧放热量的比例由23.62%增至70.87%,尾部烟气带走热量占燃烧放热量比例由71.65%降至21.63%,CO排放升高,NO排放最低降至3mg/m3。     

掺混孔结构对燃烧室性能影响研究

针对燃气轮机NO_x排放较高的问题,试验研究了某型燃气轮机火焰筒掺混孔前移后,点火、熄火、污染物排放及出口温度场等燃烧性能。研究结果表明：将火焰筒掺混孔前移20 mm至第2道冷却气膜后,贫油点火油气比由0.023 35～0.033 02增加到0.024 46～0.036 33;熄火油气比由0.005 18～0.006 88增加到0.005 90～0.007 17;污染物排放中CO由969.54增加到1 090.45 mg/m³;UHC（未燃碳氢）由116.93增加到145.91 mg/m³;NO_x由163.85降低到87.0 mg/m³;出口温度分布系数由0.225 5增加到0.244 9。通过调整掺混孔孔径比,温度分布系数降低至0.229 2,接近原型水平,可以实现较低NO_x排放。     

市政污泥流化床掺烧生物质的NO与SO2排放特性研究

为了探究市政污泥燃烧过程中的气态污染物排放特性,在30 kW鼓泡流化床实验台上进行了市政污泥的燃烧实验,研究燃烧温度、二次风率、秸秆掺混比等参数对气态污染物排放特性的影响。结果表明：燃烧温度的升高会显著提高NO与SO₂的排放;提高二次风率使NO排放浓度减少,SO₂排放浓度增加;由于生物质中较低的N、S含量以及生物质与污泥燃烧的协同作用,污泥掺烧生物质能够有效地减少NO与SO₂的排放;秸秆占比由0提升至40%,NO由289 mg/m³下降至140 mg/m³,而SO₂排放浓度也从3 949 mg/m³下降至1 725 mg/m³;污泥掺烧秸秆时,NO与SO₂的整体排放特性与污泥单独焚烧相似,掺烧秸秆能够加快整体的燃烧速率,并加强燃烧气氛的氧化性,进而影响气态污染物的排放。     

天然气在渐变型多孔介质中的预混燃烧

设计了孔径沿程变化的渐变型多孔介质(GVPM)燃烧器，为了解天然气在其中的预混燃烧特性，对燃烧室气体、固体温度分布和CO、NO；污染物排放进行了测量．试验研究了渐变型多孔介质中燃烧的温度场分布、火焰移动、污染物排放、稳定性及多孔介质孔径结构对燃烧特性的影响规律．将研究结果与几种均匀型多孔介质(HPM)中的燃烧进行比较，发现渐变型多孔介质中的燃烧可以有更多的优点，包括均匀温度场分布、极低污染物排放、高火焰速度、高稳定性、宽燃烧极限和有很大的负荷调节范围等．     

旋流燃烧器结构对116 MW立式燃气锅炉低氮性能的影响

利用ANSYS-Fluent CFD软件,采取Realizable k-ε模型和有限速率/涡耗散模型对某116 MW立式燃气锅炉进行数值模拟,该立式锅炉有左右两个燃烧器入口。对比分析了不同旋流数(0、0.54、0.77、1.11、1.67)和左右入口空气不同旋转方向下,燃烧室内中心截面速度矢量分布、温度分布以及轴向不同截面平均温度和NO_x质量分数。结果表明：旋流空气能在炉内形成中心回流区,使得燃料与空气有效混合,燃烧扩散到整个炉膛,随着旋流数的增加,炉膛内中心回流区向入口移动,高温区域也随之向入口方向移动,且高温区域减少,炉膛内整体温度下降,出口NO_x排放从212 mg/m³降低到76 mg/m³,而当旋流数增加到1.11以上时,旋流数大小对炉膛内NO_x的生成和排放的影响将会很小。研究还发现当左入口空气为左旋,右入口空气为右旋时,该燃气锅炉不仅燃烧稳定并且具有较低的NO_x排放。     

多孔介质稳焰器对旋流火焰振荡燃烧特性影响的试验研究

为研究多孔介质稳焰器孔密度变化对贫预混旋流火焰振荡燃烧特性的影响,通过光电倍增管测量全局火焰热释放率,采用双麦克风方法测量旋流器入口速度脉动,获得不同孔密度多孔介质稳焰器火焰传递函数;并通过高速相机测量不同孔密度多孔介质稳焰器振荡火焰结构的变化。试验结果表明：多孔介质能够改变燃烧室声模态,有效抑制燃烧振荡,但孔密度对受迫燃烧火焰热释放率和压力脉动影响具有非线性;高频入口扰动对火焰响应特性影响较弱,火焰受迫响应呈现低通滤波特性;火焰传递函数增益峰值对应入口激励频率存在差异,但相位分布斜率基本一致;多孔介质导致火焰向稳焰器中心轴线聚拢,相干结构更加明显;宽频扰动范围内的火焰张角分布趋势与火焰传递函数增益曲线的分布趋势相反。     

多孔燃烧器中氨/空气燃烧特性数值研究

氨具有氢密度高、生产成本低、基础设施完善等优点,作为一种潜在的可再生替代燃料受到了广泛的关注。目前,仅有少数研究关注氨气燃烧喷嘴的研究,针对氨气稳定燃烧喷嘴的研究尤其不足。为实现氨燃料的稳定燃烧和低污染物排放,本研究提出了一种氨用多孔介质燃烧器。对氨用多孔介质燃烧器建立了二维数值模型,并对预混氨/空气在多孔介质燃烧器中的燃烧性能进行了评价,考察了不同进口速度u₀、当量比Φ和多孔介质导热系数对氨/空气火焰特性和NO排放的影响。结果表明,多孔介质燃烧器能在u₀ = 3 ~ 7 m/s和Φ = 0.9 ~ 1.2条件下稳定燃烧;随着多孔介质导热系数的增大,火焰最高温度下降且火焰位置向上游移动;减小进口速度和增大当量比能够显著降低NO的排放。     

渐变型多孔介质燃气装置的试验研究

在一台0.8 t/h渐变型多孔介质燃气锅炉上进行了传热特性、污染物排放特性和阻力特性试验研究,结果表明,该多孔介质燃气炉具有体积小、负荷调节比大、换热效率高、污染物排放低和气流阻力小等特点.该燃气锅炉的特点是在燃烧室中设置有多孔介质与布置在其中的冷却介质管束,同样功率的多孔介质燃气炉体积只有常规自由火焰锅炉体积的1/5,换热效率大于90%,Nox排放质量浓度低于45 mg/m3,压降小于0.001 Mpa.     

层燃锅炉横向空气分级脱硝技术的试验研究

与大多数燃煤层燃锅炉炉膛装有纵向空气分级脱硝工艺不同,尝试在炉排上实现横向的空气分级技术,即使用一次风不均匀配置,减少中心火焰段的供风量,减少量补充到炉床后段,在高温火焰段创造深度还原性气氛,再通过侧壁上的烟气循环射流,让热解气与燃料层有更长的接触停留时间,实现燃料型NO_x排放的降低。该技术在某46 MW燃煤层燃锅炉上进行尝试,试验结果展示：燃烧室中炉排上火焰被拉长,火焰峰值温度的位置由距前墙2.62 m延后至3.52 m处,火焰中出现高CO浓度的还原区。炉排上NO_x的峰值浓度从改造前的535 mg/m³降低至322 mg/m³。尾部烟气中NO_x浓度从350 mg/m³左右降低至260～290 mg/m³,实现脱硝效率17.1%～25.7%。改造对大渣燃尽率、锅炉功率、炉内烟气温度等没有影响。该技术对于层燃锅炉实现炉内火焰脱硝有一定的工业指导意义。     

120 t转炉一次烟气净化系统方案及节能分析

以凌钢新建120 t转炉为例，介绍一次烟气净化系统工艺流程，分析采用干法除尘工艺时的运行效益。结果显示：系统年可回收转炉煤气17 550万m³，回收蒸汽14.23万t；回收煤气的含尘浓度≤10 mg/m³，排放废气含尘浓度≤10 mg/m³，系统排放满足环保超低排放要求，为凌钢带来显著的经济效益环保效益。     

燃气轮机燃烧室的现状及发展趋势

针对我国燃气轮机燃烧室污染物排放的现状,介绍了各国对民用航空和工业用燃气轮机的排放规定,分析了燃气轮机燃烧室主要污染物的生成机理、影响因素以及减少污染物排放的措施.对先进的低污染燃烧室中具有代表性和发展前景的四种类型燃烧室作了简要的介绍,它们分别为双环预混旋流(TAPS)燃烧室、贫油预混预蒸发(LPP)燃烧室、富油燃烧-焠熄-贫油燃烧(RQL)低污染燃烧室以及驻涡燃烧室(TVC).并且介绍了高温升燃烧室的研究现状以及关键技术难题.最后,对燃烧室火焰筒多斜孔冷却、冲击/多斜孔复合冷却、层板冷却以及冲击/气膜冷却等四种方式的现状进行了讨论.     

多孔介质燃气热水炉的试验研究

针对燃气热水炉热效率低,污染物排放高的问题,设计了一台冷凝式多孔介质燃气热水炉。在定水流量的条件下,研究了燃气热水炉的燃烧、换热和污染物排放特性。结果表明:在当量比为0.9的条件下,该燃气热水炉基于低位发热量的热效率均大于99.0%,最高可达106.8%;燃烧强度在403.9 kW/m~2的工况下,热水温升可达57℃;燃烧强度是影响燃气热水炉热效率和热水温升的主要因素;烟气出口CO浓度可控制在300 mL/m~3以下,NO_x浓度均低于45 mg/m~3;燃烧室压降随燃烧强度的增大而增大,随当量比的增大而减小。该多孔介质燃气热水炉具有高效、低污染物排放的特性,多孔介质填充造成的流动阻力增加可控制在1000 Pa以内。     

多孔介质内往复流动下超绝热燃烧系统温度场的理论分析

对于多孔介质内往复流动下超绝热燃烧（简称RSCP）系统，如果多孔介质的孔隙分布均匀、物性参数保持不变、化学反应为不可逆反应而且反应完全，那么，稳定燃烧过程中，多孔介质内最大温度和温度分布几乎不受往复半周期长短的影响。依据这一特点，用过滤燃烧模型，讨论了往复半周期无限长和无限短两种极端情况下最大温度值和温度分布，得出两种极端情况适用于通常工况的简单模型理论解。     

130 t/h循环流化床飞灰残炭炉设计与运行

煤气化工艺产生的气化残炭挥发分极低,固定碳含量高,水分几乎为零,常规燃烧技术难以利用,利用循环流化床实现气化残炭高效洁净燃烧是一种有效途径。针对中国科学院工程热物理研究的残炭燃烧技术建立的130 t/h气化残炭循环流化床锅炉开展性能测试,通过考察沿炉膛高度方向的温度分布和变化规律、旋风分离器差压、残炭炉的燃烧效率以及NO_x原始排放数据分析了残炭炉的运行特性。结果表明：130 t/h飞灰残炭炉在床温超过850℃时可实现气化残炭稳定燃烧,整个底部床面进行预热燃料,在二次风的分级配风下直接燃烧,床温分布均匀,燃烧效率可达97%以上;一次风当量比为0.3的条件下,残炭炉可稳定运行,负荷80%以上尾部烟道飞灰含碳量低于6%;残炭炉运行中炉内NO的转化率较低,NO_x原始排放小于100 mg/m³。     

安钢高炉热风炉烟气脱硝脱硫治理实践

本文通过介绍安钢高炉热风炉烟气治理技改采用SCR脱硝和SDS脱硫工艺技术的应用实践，包括工艺流程、设计和运行参数、运行效果、技术特点和实际经验等，发现高炉热风炉烟气通过脱硝、脱硫治理后，烟气中二氧化硫、氮氧化物和颗粒物排放质量浓度优于河南省地标中规定的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物分别不超过50mg/m³、150mg/m³和10mg/m³的排放限值。尤其是在重污染天气管控期间，高炉热风炉日排放污染物减排率超过85%，为工序间的生产协调奠定了基础。     

多孔介质对微热光电系统燃烧室性能的影响

微燃烧室获得高且均匀的壁面温度分布对于微热光电系统是非常有利的.将多孔介质引入微燃烧室中进行燃烧试验,得到了有无多孔介质两种情况下不同混合气流量、不同氢氧体积比的燃烧状况及壁面温度分布.多孔介质具有较强的吸热及蓄热能力,能有效地改善传热过程,改变壁面温度分布.对于特定的燃烧室,当氢氧体积比为1.5∶1、混合气流量为1.83×10-5m3/s时,所得到的壁面温度分布基本满足微热光电系统的要求.     

中冷器模拟器冷却介质对柴油机性能影响的研究

以某重型柴油机为研究对象,探究了10～40℃范围内、热态全球统一瞬态循环(WHTC)下不同中冷器模拟器冷却介质温度对发动机性能的影响。研究结果表明:中冷后发动机平均进气温度与中冷器模拟器冷却介质温度成明显的正相关;发动机进气量随冷却介质温度的升高而逐渐减小,最大偏差为2.9%;涡后排气温度随冷却介质温度的升高而逐渐增大,最大偏差为6.0%;平均燃油消耗量受冷却介质温度的影响较小;发动机原始NO_x排放随冷却介质温度的升高而逐渐增加,最大偏差为11.5%;而系统NO_x排放则随冷却介质温度的升高逐渐减小,最大偏差为6.4%。     

低氮燃气燃烧器在电站快启炉改造上的试验分析

介绍了低氮燃气燃烧器在电站快启炉改造上的CFD仿真优化、试验分析及降低NO_x排放浓度的方法和稳定燃烧的机理。试验证明采用烟气再循环的大型低氮燃气燃烧器,通过合理结构和喷嘴布置,能够降低NO_x排放质量浓度到50 mg/m³以下,同时保证正常的烟气含氧量和燃烧效率,满足锅炉各项技术参数的要求。     

泡沫陶瓷多孔介质内流体流动及表面传热模拟

气隙扩散蒸馏脱盐技术利用具有大比表面积的多孔介质作为蒸发器，海水在多孔介质内部流动并在表面蒸发，多孔介质起到了强化液体蒸发的作用;但由于多孔介质结构极其复杂，很难使用传统的实验技术从微观水平观测到多孔介质孔隙通道内流体的流动状态以及传热现象。针对此问题采用计算机数值模拟方法，拍摄实际碳化硅泡沫陶瓷CT图片，构建三维模型进行有限元模拟分析。结果表明，多孔介质内流体会优先通过较大孔隙通道。流体在多孔介质表面向环境空气的散热量随孔隙密度增大而增大，孔隙密度从10提高至30 PPI，散热量提高约1.43倍。进口热流体与环境空气温差越大，向环境的散热量越大，孔隙密度在30 PPI条件下，进口热流体温度从49.38增加至68.67 ℃，散热量提高近2.07倍。     

黄土塬区中深层无干扰地热能技术应用研究

本文通过黄土塬区某学校中深层无干扰地热能供暖项目的测试数据，分析了该技术在黄土塬地质环境的应用特点及前景。项目供暖面积28 513 m²,配置2孔2 520 m深的同轴套管换热井，实测孔底温度76.1℃。其中黄土层0～210 m地温梯度为5.22℃/hm,说明黄土层可能具有较好的控热作用。实测单井换热功率为271.62 kW,与计算结果基本一致。耗电成本为2.28元/m²·月，全系统COP为4.45,每个采暖期可减少CO₂排放785.22 t。中深层无干扰地热能技术在黄土塬区建筑碳减排中具有较好的应用前景。