水煤浆MILD燃烧数值模拟研究

为解决水煤浆常规燃烧存在的运行稳定性差等问题,以IFRF炉为研究对象,采用数值模拟方法尝试对水煤浆燃料进行了MILD燃烧研究。结果表明,在燃料输入功率不变的条件下,水煤浆MILD燃烧相对于常规旋流燃烧,流场的回流区域更大,烟气循环更加强烈,整体的炉膛温度更低,分布更加均匀,峰值温度最高降低了227 K,燃烧反应速率更慢,燃烧反应区面积存在区域更大,整个炉膛基本处于低氧氛围下,尾部烟气中的NO_x排放降低了50%以上。此外,水煤浆浓度的改变对炉膛流场几乎没有影响,但可以降低炉膛整体温度以及尾部烟气中NO_x排放。     

Temperature dependence on reaction of CaCO3 and SO2 in O2/CO2 coal combustion

The temperature dependence on the reaction of desulfurization reagent CaCO₃ and SO₂ in O₂/CO₂ coal combustion was investigated by thermogravimetric analysis, X-ray diffraction measurement and pore structure analysis. The results show that the conversion of the reaction of CaCO₃ and SO₂ in air is higher at 500–1 100 °C and lower at 1 200 °C compared with that in O₂/CO₂ atmosphere. The conversion can be increased by increasing the concentration of SO₂, which causes the inhibition of CaSO₄ decomposition and shifting of the reaction equilibrium toward the products. XRD analysis of the product shows that the reaction mechanism of CaCO₃ and SO₂ differs with temperature in O₂/CO₂ atmosphere, i.e. CaCO₃ directly reacts with SO₂ at 500 °C and CaO from CaCO₃ decomposition reacts with SO₂ at 1 000 °C. The pore analysis of the products indicates that the maximum specific surface area of the products accounts for the highest conversion at 1 100 °C in O₂/CO₂ atmosphere. The results reveal that the effect of the atmosphere on the conversion is temperature dependence.     

敞开式环型焙烧炉的综合测试分析

对敞开式环型焙烧炉进行了综合性的测试分析 ,测定了火道中的烟气成分 ,以及火道和阳极的升温曲线 ,估算了焙烧炉的热平衡。指出促使焙烧时热耗增大的主要原因是预热段空气的严重渗漏以及排烟温度的过高。测试分析的结果还显示 ,沥青挥发分若不能及时从阳极逸出到火道中燃烧将严重影响阳极的焙烧质量。     

煤粉无焰富氧燃烧的数值模拟方法进展

无焰富氧燃烧是煤粉清洁燃烧技术的前沿发展方向之一,可在捕集高浓度CO₂的同时显著降低NOx排放,并提升富氧燃烧稳定性和热力性能。计算流体力学(CFD)作为燃烧研究的重要手段之一,具有快捷、成本低和数据丰富等优点,有效促进了无焰富氧燃烧技术发展。基于笔者团队对煤粉富氧燃烧和无焰燃烧的多年研究积累,对近十几年来煤粉无焰富氧燃烧CFD模拟方法和模拟研究进展进行了总结:首先强调了煤粉无焰燃烧的试验和数学定义,其由于存在非均相反应而区别于气体燃料无焰燃烧;然后详述了煤粉无焰富氧燃烧CFD模拟方法进展,包括模拟流动、传热、燃烧和污染物生成方面的子模型和机理,其中考虑强烈烟气卷吸的可实现k-ε湍流模型、P1或DO辐射模型及针对富氧气氛修正的WSGG气体辐射模型、CPD挥发分析出模型、考虑湍流与化学反应交互的有限速率EDC均相燃烧模型、针对无焰及富氧燃烧开发验证的均相反应机理、考虑气化反应的多步表面焦炭非均相燃尽模型、含氮化学详细反应机理氮转化模拟、动态自适应反应机理加速算法等可显著提高煤粉无焰富氧燃烧的模拟精度和计算效率。总结了煤粉无焰富氧燃烧在基准对照试验、微观反应区域分析、宏观反应特征、污染物生成及大型化锅炉概念设计方面的模拟研究情况;最后以大涡模拟、燃烧模型、高精度反应机理及动态自适应反应机理、工业应用优化等角度展望了煤粉无焰富氧燃烧CFD研究的发展方向。     

煤粉燃烧过程中铁矿物质迁移特性的研究进展

综述了国内外关于煤中含铁矿物质在煤粉燃烧过程中的行为及其在结渣过程中作用的的研究进展，着重对硫铁矿、菱角矿在燃烧过程中迁移特性及其炉内产物的研究结果进行了评述；阐明了燃烧过程中含铁矿物质的迁移特性与它们在煤中的存在形式与其它物质关联程度以及燃烧环境气氛密切相关，从而使灰渣呈现出不同的沉积和结渣趋势。     

煤粉燃烧过程中NOx生成的实验和数值研究

本文采用完整的模拟３维气固两相流动，煤粉燃烧和传热的数值程序对实验室卧式炉分级送风以降低ＮＯｘ生成的燃烧过程并进行数值计算，程序中对气相采用欧拉法的通用输运方程，对煤粉颗粒采用拉格朗日的随机轨道法，用Ｄｅ’Ｓｏｅｔｅ的化学反应机理计算燃料ＮＯｘ的生成和用Ｚｅｌｄｏｖｉｃｈ机理计算热力ＮＯｘ的生成，针对分级燃烧降低ＮＯｘ生成的机理，实验中研究了３种配风工况，并结合数值研究具有分析了各工况下温度场和氧     

偏转二次风对炉内结渣影响的研究

结合 1 2 5MW、660MW锅炉燃烧器偏转二次风系统的设计特点 ,结合数值模拟计算及炉内试验调整改造 ,说明偏转二次风对炉内结渣的影响 ,研究结果建议偏转二次风的角度应控制在 1 5°以内     

燃煤飞灰中磁珠的显微结构特征观察

利用X射线衍射仪（XRD）和场发射扫描电镜-X射线能谱分析仪（FSEM-EDS）对燃煤电厂飞灰以及飞灰中磁珠的矿物组成和微观形貌特征进行了系统地观察.结果表明,飞灰主要由莫来石、石英、赤铁矿、伊利石和玻璃相等组成,飞灰中磁珠所含矿物以赤铁矿为主,磁铁矿次之,少量磁赤铁矿和镁铁矿.根据磁珠的显微结构特征可将磁珠分成七种类型：片状磁珠、枝状磁珠、粒状磁珠、光面磁珠、子母磁珠、多孔磁珠和熔滴状磁珠.不同类型的磁珠形成机理不同,片状磁珠是外在矿物直接氧化而成;光面磁珠、子母磁珠、多孔磁珠和熔滴状磁珠是内在矿物（含铁矿物和粘土矿物）的氧化产物聚结而成;枝状磁珠和粒状磁珠是内在含铁矿物与外在含铁矿物的氧化产物结合形成的.为合理预测煤燃烧过程中锅炉结渣提供科学依据.     

基于热经济学结构理论的电站热力系统全局优化

以某燃煤电厂300MW燃煤机组为例，利用热经济学结构理论建立了系统的热经济学成本模型和全局优化模型，并以序列二次规划法(SQP)作为优化模型的求解算法，通过权衡系统的热力学效率以及系统各设备的投资成本，获得了系统的最优解，经过热经济学优化之后系统总投资成本降低了4个百分点。利用系统灵敏度的分析方法，研究了外部环境参数及系统自变量变化对系统最优解的影响。通过分析发现，外部经济性参数相比较于物理参数对系统目标函数和最优解的影响更大；由系统自变量在最优解附近的灵敏度分析可以看出，文中所获得的最优解能够确保系统具有全局最小的年度化总成本。     

300MW煤粉锅炉烟气中汞形态分析的实验研究

对某台300MW燃煤电站锅炉的煤，底渣，飞灰进行取样，测定了样品中汞的含量。并采用EPA推荐的Ontario-Hydro方法测定了电除尘器排放的烟气中汞形态分布情况。实验结果表明汞主要以烟气形式排放，占到原煤总汞量的83％，而底渣和飞灰分别占1％和13％。电除尘器后的烟气中，汞的浓度为13～21μg/Nm^3，颗粒态含量非常低，对汞的化学形态研究表明，Hg^2 占气态汞量的55％～69％，Hg^0占气态汞量的31％～45％。说明Hg^0在烟气中发生了一些氧化还原反应。