煤浆燃烧特性的实验研究

一、前言 近年来已有许多学者对煤浆的燃烧特性进行了大量的理论及实验研究。 如黄兆祥、吴忆峰等研究了水煤浆粒度配比对流动性及着火温度的影响;岑可法等将水煤浆燃烧分为蒸发、挥发份析出及燃烧和固定碳燃烧三个阶段;付维标等认为在强迫对流下,随来流速度的增加水煤浆滴着火温度提高,着火时间提前;T.Sakai和M.Saito认为油煤     

多环形逆向分布射流流场特性的分析

一、前言 水煤浆与油、瓦斯相比,在燃烧性能方面存在着潜在问题:诸如水煤浆雾不易着火,火焰温度和释热率低;火焰不易稳定和燃烧不易完全等。虽然目前水煤浆已能在工业锅炉中燃烧,但上述这些问题仍是水煤浆燃烧的主要问题。 为了稳定燃烧往往采用旋转气流或不良流线体的方式。但对于水煤浆和低等级煤粉燃烧,这类方式可能不是太理想,还不足以解决上述的潜在问题。这主要是煤粒的燃尽时     

水煤浆喷雾的着火及其影响因素

一、前言 以水煤浆代油有着明显优越性,但带来的诸如出力下降、炉底积灰、炉内结渣、对流受热面积灰磨蚀和环境污染等问题尚需解决,大量水份的存在要求加强对水煤浆喷雾着火燃烧特性的研究,文献[1]提供了悬挂单滴水煤浆的试验结果,但对水煤浆喷雾至今仍缺乏相应的了解,尽管水煤浆喷雾燃烧已在实验室炉和工业炉上获得了成功.     

水煤浆粒度配比的研究及其对点火性能的影响

本文就水煤浆的粒度配比对减少加水量和降低粘度的作用进行了理论分析和实验研究,对两种大、小不同的颗粒混合后的自然堆积空隙率进行了实验,并导出了计算公式.最后推导出大、小颗粒的最佳质量比和最佳粒径比,理论分析结果与试验结果的误差达到满意程度,并在我们用大同煤所做的实验中得到验证。作者用分析热天平,对各种粒度配比的水煤浆,煤粉及单块煤进行了着火特性和燃烧速率的测定,实验说明同样粒度配比的煤粉和水煤浆的着火温度接近;平均粒度减少将使着火温度降低;空隙率减少将使着火温度升高。     

利用反吹射流稳陷和控制水煤浆燃烧的理论和试验研究

一、前言及本工作的意义 以煤代油是我国能源政策的重要组成部分,是煤炭加工利用的一项长期的战略任务.目前,实现以煤代油的最有效途径之一就是开发利用水煤浆.水煤浆通常含30％左右的水分,导致雾炬着火推迟.为此,必须采取良好的强化着火措施.以前我们的措施是采用具有绝热壁面的前置燃烧室.根据水煤浆颗粒的燃烧特点,我们提出了采用具有反吹射流的直流燃烧器,借以形成高温中心回流区,强化着火,如图1所示.反吹射流喷嘴位置可方便地调节,一般范围为(2～4)D,喷嘴口径为(1/30～1/20)D,D为炉膛内径.     

降低水煤浆雾炬燃烧氮氧化物(NO_x)排放的研究

一、前言 本文在水煤浆复合前置燃烧装置研究的同时,在研究煤及水煤浆NO,生成机理的基础上,开展了水煤浆雾炬燃烧过程中NO,生成的研究。 二、实验装置及方法介绍 试验是在复合前置燃烧试验装置上进行的,如图1所示。     

水煤浆应用于燃气轮机燃烧室的试验研究

一、燃气轮机型燃烧室中烧水煤浆试验1984年中国科学院建立了燃气轮机型燃烧室中烧水煤浆的试验台。 开始简单地把涡喷5航空发动机的燃烧室仅仅在空气分配上作了改进。将头部小孔、二次进风和气膜冷却孔以及四排径向二次进风堵掉,目的是为了保证燃烧室头部有一个较高温度的长回流区,便于水煤浆雾炬着火燃烧。由于燃料改用了水煤浆,喷嘴就由压力离心喷嘴改为内     

煤粉粒度分布的优化计算及应用

一、导言 在水煤浆技术的应用研究工作中,为了改善水煤浆的流动特性,提高水煤浆的热能利用率,前人进行了降低煤粉堆积空隙率的研究。水煤浆最大含煤量已达83.3％。三峰水煤浆比其相应的单、双峰水煤浆具有高浓度、低粘度、低着火温室的优点。然而,从制备成本考虑,单峰水煤浆显然由于节省了筛分和掺混等方面的费用而比多峰水煤浆经济。因此,需要寻找一种以单峰代替多峰,并具有低堆积空隙率的煤粉粒度分布。该分布     

基于新型热力循环的柴油机预混合燃烧研究—(1)高压空气射流控制压缩着火模拟分析

为解决内燃机预混合压缩着火相位的控制难题,提出了高压空气射流控制压缩着火相位,实现全工况范围的预混合燃烧的方案。为摸清高压空气射流控制压缩着火过程,本文建立了高压空气射流触发燃烧弹内柴油预混合气着火的CFD模型,分析射流参数对燃烧弹内气流运动、着火及燃烧过程的影响。研究结果表明;高压空气喷入柴油预混合气氛围内,使其局部小范围内温度迅速上升,满足着火条件,实现对柴油预混合气着火时刻的主动控制;燃烧放热分三个阶段,总体呈先低后高的特点,且柴油预混合燃烧速率可控。     

应用自适应网格方法研究着火和燃烧反应流动

介绍了一种对计算着火和燃烧反应流动问题较为有效的自适应网格方法。将该方法与任意拉格朗日-欧拉数值方法相结合,研究了燃料液滴的着火和燃烧问题。给出了液滴着火和燃烧过程中主要物理参数的时空分布,揭示了过程的基本特征。     

采用偏置射流预燃室稳定燃烧水煤浆的原理及应用研究

水煤浆作为经济型清洁燃料引起了人们的长期关注．水煤浆偏置射流预燃室具有对浆种适应性强，稳燃性能好等特点．本文对偏置射流预燃室稳定燃烧水煤浆的原理进行了探讨，并对该燃烧技术用于处理造纸黑液的研究情况作了介绍．结果表明，采用低压多级雾化喷嘴对水煤浆进行雾化，形成的雾炬和偏置射流预燃室的流场有良好的匹配，在预燃室内形成大尺度的回流区，有利于水煤浆的点火、稳燃和消除灰渣．     

镁颗粒群着火和燃烧过程数值模拟

建立了一维非稳态球形镁颗粒群的着火燃烧模型, 数值模拟镁颗粒群的着火和燃烧过程, 研究表明, 颗粒群着火首先发生在颗粒群边界, 随后初始的燃烧火焰会分离为两个, 一个向颗粒群内部传播, 一个向外部传播, 最终内部火焰消失, 外部火焰维持并控制着整个颗粒群的燃烧; 内火焰向颗粒群内部传播过程中, 传播速度会逐渐加快, 且火焰温度值呈逐渐降低趋势. 分析了颗粒群内部参数和环境参数对镁颗粒群着火燃烧的影响. 随颗粒浓度的增大, 颗粒群着火时间略有增长, 但火焰传播速度更快, 燃烧稳定时火焰球尺寸也更大. 颗粒群初温越高, 则颗粒群着火时间越短, 火焰传播速度也会加快, 但燃烧稳定时火焰球尺寸基本不变. 环境温度对颗粒群着火燃烧的影响较复杂, 环境温度越高, 颗粒群着火时间越短, 但火焰传播速度却越慢, 燃烧稳定时火焰球尺寸变化很小. 颗粒粒径和辐射源温度对颗粒群着火燃烧的影响较显著, 颗粒粒径越小或辐射源温度越高, 则颗粒群着火时间越短, 火焰传播速度越快, 燃烧稳定时火焰球尺寸也越大. 数值模拟结果与文献中试验结果相一致. 关键词： 粉末燃料冲压发动机 镁着火燃烧 颗粒群     

HCCI工况下氨氢混合物燃烧的直接数值模拟

本文利用直接数值模拟方法对均质压燃(HCCI, Homogeneous Charge Compression Ignition)工况下氨氢混合物的着火和燃烧特性进行了研究。结果表明,着火首先从局部孤立区域处发生,随后发展到整个计算区域;最高燃烧温度和热释率随着掺氢比的增加而增加;通过与零维计算结果对比,发现湍流和热分层使得氨氢混合物着火提前。利用直接数值模拟数据计算了反应锋面的位移速度,并据此分析了自着火和火焰传播这两种燃烧模式。发现在低掺氢比的情况下,燃烧模式以自着火为主;而在高掺氢比的情况下,燃烧模式以火焰传播为主。     

柴油引燃天然气的双燃料燃烧机理的研究

本文介绍在一台光学发动机上,利用高速数字摄像和数据采集技术,对柴油引燃天然气双燃料发动机的着火、火焰传播、气缸内压力、压力升高率等变化规律进行的研究。结果表明,采用双燃料的燃烧方式具有明显的多点着火型的预混燃烧特点,与采用纯柴油的燃烧方式相比,燃烧持续期短、产生的碳烟少,但爆发压力高、压力升高率大。     

超临界环境条件对碳氢燃料液滴燃烧特性的影响

利用开发的液滴燃烧模型,研究了环境压力、温度以及液滴初始温度对液滴燃烧特性的影响。结果表明:在燃料的临界压力下液滴的燃烧寿命最短。随着环境压力的升高,着火延迟逐渐缩短,火焰半径逐渐减小,并且火焰温度在快速上升期的上升速度逐渐减慢。随着环境温度的升高,液滴寿命和着火延迟均逐渐变短,火焰半径逐渐增大。随着液滴初始温度的升高,液滴寿命和着火延迟均线性减小,液滴初始温度只会使液滴的燃烧过程整体提前或延后。     

煤炭自然发火产生明火燃烧的分岔分析

基于煤氧复合作用学说,建立了炭粒填充床燃烧的数学模型,研究了炭粒自然发火发生明火燃烧的分岔特性,揭示了炭粒由自燃发生明火燃烧本质上属于气相反应.在气相反应区,忽略多相反应区的影响,应用数值分岔理论,以Frank-Kamenetskii参数为分岔参数对气相着火-熄火的发生进行了分岔分析,指出了炭粒自燃向明火转捩的分岔曲线包含稳定的着火分支、熄火分支及非稳定状态分支共三个分支,分析了其着火和熄火的非线性特性,得出了发生气相反应的条件,并探讨了方程中的其他控制参数对炭粒发生明火燃烧过程中着火-熄火分岔特性的影响.     

介观尺度下活性炭微粒的光镊捕捉、点火和扩散燃烧特性研究

为探索介观尺度下固体燃料微粒的燃烧现象,本文提出采用光镊工具对活性炭微粒进行捕捉、悬浮、定位,再通过激光点燃,研究其着火及扩散燃烧特性.介观尺度燃烧室中,光镊捕捉7.0μm活性炭微粒的最低捕捉功率为3.2 mW,捕捉速率范围为103.7—70.0μm/s;活性炭微粒在静止气流中的最低点火功率为3.2 mW,颗粒的等效粒径、周长、面积和圆形度对最低点火功率影响甚微,点火延迟时间约48 ms,提高点火功率,点火延迟时间缩短,最小点火延迟时间小于6 ms;活性炭在着火后先发生无焰燃烧,紧接着发生有焰燃烧,无焰燃烧的扩散燃烧速率满足粒径平方直线规律,其燃烧速率范围为15.0—8.0μm/s;有焰燃烧的火焰面积和强度随燃烧时间发生闪烁,其闪烁频率约29.1 Hz.对于粒径为3.0μm的活性炭微粒,从加热到完全燃烧殆尽所需时间约0.648 s.结果表明:对于聚焦后的高能激光束点燃活性炭微粒的着火属于联合着火模式,在挥发份析出之前,活性炭非均相着火而发生无焰燃烧,挥发份析出后被点燃发生均相着火,火焰面始终保持圆形.     

基于缸内直喷的汽油HCCI燃烧特性的研究

实现汽油机的均质混合气压燃(HCCI)的难点是精确地控制着火时刻、燃烧速率以及扩展高负荷运行范围.在缸内直喷汽油机(GDI)上试验研究了分层混合气和辅助火花点火对HCCI燃烧特性的影响,考察了对不同运行工况时的适应性.开展了负阀重叠与缸内多段喷油相结合控制HCCI着火稳定性的研究,考察了不同喷油控制策略对HCCI燃烧的影响,确定了HCCI运行工况范围.     

低氧浓度下煤燃烧特性的热重实验研究

煤燃烧的部分过程是在低氧浓度下进行的,本文利用热重实验研究煤在低氧浓度下燃烧特性的变化,重点研究着火特性、燃尽特性和燃烧速率的变化;同时计算分析低氧浓度下,煤燃烧反应动力学参数的变化。实验结果表明,低氧浓度下煤燃烧反应的TG和DTG曲线均向高温区靠近,着火温度基本不变,燃尽温度提高,燃烧速率下降;低氧浓度下燃烧反应的动力学参数活化能E和频率因子k_0之间存在着补偿效应。     

生物质与煤矸石混烧特性实验研究

采用热重分析仪,以20℃/min的温升速率对煤矸石、玉米秸秆以及二者的混合物进行燃烧特性实验,得到了燃烧的特性参数,再通过动力学分析得到了燃烧的活化能等动力学参数.研究结果表明,煤矸石的着火特性、综合燃烧特性差,玉米秸秆着火特性、综合燃烧特性较好.煤矸石和玉米秸秆混合物的燃烧特性取决于混合物中各物质所含的比例,混合物中玉米秸秆的比例越高,综合燃烧特性越好.