水热处理过程中伊敏褐煤微观结构的演变规律

褐煤水热处理可以脱除有害元素,降低n(O)/n(C)比,提高煤阶,有利于煤的洁净利用。利用高压反应釜对褐煤进行水热处理,采用拉曼光谱(Raman)和傅立叶红外光谱(FTIR)对处理后的煤样的化学结构进行分析,探索了不同温度水热处理后煤样微观结构的演变规律。结果表明:150℃水热处理时部分含氧官能团脱除,同时,部分脂肪族侧链断裂及不稳定大分子芳环结构分解形成小分子芳环结构,部分CO分解形成各类醚和羟基;当水热温度升至200℃,处理后褐煤的芳香度指数(R)和芳香结构稠合指数(DOC)上升,表明煤内缩合结构增加,同时,缺陷结构和杂环被去除,大分子芳环结构相对增加,CO大量分解;水热温度继续升高至250℃,褐煤发生氢转移反应导致脂肪族侧链增加;当水热温度达到300℃时,褐煤的芳环结构被破坏,交联结构和无定形碳增加。     

铁氧化物在流化床温度和CO气氛下的形态迁移及其对NO催化还原

利用小型固定床实验台实验研究了铁氧化物在典型流化床温度和CO还原性气氛下的形态迁移及其生成物对NO的催化还原作用，采用分级还原结合X射线衍射（XRD）表征分析，确定铁氧化物与CO和NO反应后生成物的价态及各种铁氧化物对NO的还原机制。结果表明，Fe₂O₃在实验条件下可依次被CO还原为Fe₃O₄、FeO和单质铁，反应过程中随着还原度的增加，还原速率逐级下降，从Fe₂O₃还原到Fe₃O₄的速率最高，FeO还原到Fe速率最低，在实验温度范围内，床温升高有利于提高Fe₂O₃到Fe₃O₄的还原速率和还原度。不同形态的铁氧化物对NO的催化还原特性不同，Fe₂O₃及其部分还原后生成的Fe₃O₄都不能直接与NO反应，Fe₂O₃对CO催化还原NO的效果很弱，而Fe₃O₄对CO还原NO的反应却有很强的催化作用，而进一步还原生成FeO与单质铁还可直接与NO反应。     

基于传热系数的高温循环流率测量方法研究

循环物料流率是循环流化床锅炉中重要的设计和运行参数,但其热态在线测量一直是难点。基于换热原理进一步改进和完善了在线测量循环流率的方法,通过热态试验研究了影响高温颗粒与管壁之间传热系数的因素,并且利用热态试验数据和Borodulya等提出的对流传热系数预测模型进行了关联式推导,从而将传热系数和颗粒流率相关联。结果发现,传热系数的影响因素包括颗粒流率、颗粒温度、颗粒粒径等;热态试验测量得到的物料流率值与预设值的误差在±25%内;在实际流率工况下,该方法可以将物料流率和传热系数一一对应,在较宽的流率变化范围内都具有良好的预测能力。根据研究结果,测量中传热系数确定后,由计算模型可以获得物料流率,即实现高温物料流率的测量。换热法测量循环流率的原理简单,成本低廉,通过研究进一步提升了其实用性,在循环流化床锅炉的循环流率测量领域具有广阔的应用前景。     

循环流化床锅炉煤灰成分对其磨耗特性的影响

采用静态燃烧加冷态振筛磨耗方法对4种煤灰的磨耗速率常数进行了测量，发现同类煤灰的磨耗速率常数随其粒径的增加呈指数衰减的规律, 而相同粒径的不同煤灰的磨耗速率常数不同。通过分析煤灰组分，认为煤灰成分差异是造成这一现象的主要原因。基于煤灰成分主要由偏高岭土、石英、氧化铁和氧化钙组成的假设，采用灰色关联和神经网络分析了煤灰主要成分对磨耗速率常数的影响以及趋势，认为氧化钙、氧化铁以及偏高岭土含量的增加能够增大煤灰的磨耗速率常数，而煤灰的磨耗速率常数随氧化硅含量的增加而降低。     

基于魏格纳分布的鼓泡流化床中结焦早期诊断

An experimental verification is reported on the early predicting index of agglomeration in bubbling fluidized bed. Coarse quartz sand, which has the same density but larger diameter than the bed material, was used to simulate the initial agglomerated particle. Wigner distribution was used to analyze the pressure fuctuation of the tested bed, and the average amplitude of local domain frequency （LDF） and local peak weighted average frequency （LPWA） under different operating conditions were measured and compared. The results showed that the LDF is sensitive to the agglomeration phenomena and had quick response to the incipient agglomeration in fluidized beds. It can be concluded from the results that these two parameters could be taken as the characteristic indexes to the agglomeration in fuidized beds.     

循环流化床燃烧的NO_x生成与超低排放

日益严格的环保标准对循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉NO_x的原始排放提出更高的要求。在对CFB燃烧中NO_x生成和还原过程深入理解的基础上,认为强化炉内不同区域的还原性气氛是进一步挖掘CFB燃烧NO_x原始超低排放潜力的关键。根据床内气固流动特性与还原性气氛的关系,提出了一条低氮燃烧技术路线,其核心是通过提升循环系统的性能来提高床质量、增加循环量。将该技术进行了工程验证,实践表明,在同时满足飞灰中位径小于12μm、d90小于54μm、底渣平均直径小于200μm、稀相区的物料悬浮浓度高于5 kg/m3时,仅通过燃烧控制,NO_x原始排放显著降低,基本达到超低排放目标。这为循环流化床锅炉的NO_x治理和低成本污染控制提供了一个更具竞争力的方向。     

CFB密相区床料粒径分布对其横向扩散影响的CPFD模拟

该文运用基于计算颗粒流体力学(computational particle fluid dynamics,CPFD)方法的barracuda 17.0软件,对尺寸为900mm×100mm×1200mm的准三维流化床的密相区大颗粒扩散行为进行模拟试验。模拟中,主要考虑在不同流化风速与不同示踪颗粒粒径的条件下,床料粒径分布对密相区中颗粒横向扩散系数的影响。模拟结果显示,宽筛分床内不同粒径颗粒分布十分均匀,无明显分层现象。流化风速及平均粒径相同条件下,单一床料粒径条件下得到的颗粒横向扩散系数略大于宽筛分条件下得到的结果;流化风速相同但床料平均粒径不同条件下,床料平均粒径为1 050μm床内获得的颗粒横向扩散系数要小于床料平均粒径为600μm床内得到的结果。     

基于无量纲结构因子的低质量流速内螺纹管中超临界水流动和传热性能分析

无量纲结构因子的合理选取对超临界及超超临界循环流化床锅炉中低质量流速内螺纹管的性能比较及通用换热关联式的发展具有重要意义。文中使用经过实验验证的数值模型,对具有不同几何结构的内螺纹管流动和传热特性进行了分析。结果表明,在无量纲结构因子βW=1.92~3.80、质量流速200~800kg/(m~2·s)、热流/质量流速比0.35~1.5k J/kg的范围内,βW能准确描述内螺纹管中超临界水的对流换热特性。βW相同时,内肋螺旋效应的有效作用区域(边界层对数区初段y+=30~100)中流场旋流强度基本一致,内螺纹管的传热性能也基本相同。肋结构对垂直上升流动超临界水换热的影响在Bo=10-5~10-4、βW2.58范围内最为明显,在此范围之外,其影响大小明显弱于强物性变化作用和浮升力作用。最后,指出发展精度更高的强制对流换热关联式是提出准确的内螺纹管超临界水对流换热关联式的基础。     

毫米级单颗煤粒富氧条件下着火特性实验研究

提出了利用近红外波段单色法测量煤颗粒表面温度的方法,开展了不同粒径的3个典型煤种单颗煤粒在不同炉温、氧气浓度和气氛下的实验研究。实验结果表明,随着氧气浓度的增加,火焰亮度明显增加,大同烟煤颗粒发生挥发分喷射现象,而海拉尔褐煤则没有出现,京西无烟煤均为异相着火;3个煤种的着火温度和着火延迟时间均随氧气浓度增加而降低。在炉温和气氛相同时,着火时刻煤粒的表面温度随粒径的增加呈略微增加的趋势,而中心温度则持续下降,揭示了文献中粒径变化时着火温度实验结果不一致的原因是由于毫米量级煤粒内部存在较大温度梯度造成的。采用CO_2代替N_2时,煤颗粒的着火延迟时间增加,CO_2气氛下氧气浓度的增加对着火的促进作用更明显。