多孔介质中的预混燃烧发展现状

论述了多孔介质燃烧技术机理、优点和应用前景,对多孔介质的材料、特别是泡沫陶瓷进行了讨论,回顾了对几种多孔介质的热物理特性和传输特性的一些研究。还介绍了气体在多孔介质中燃烧的研究现状、组合多孔介质和多级燃烧方式在该技术中的应用及其与燃烧规律相匹配的渐变型多孔介质燃烧器的设想。     

生物质发电燃烧方式与炉型选择

针对生物质发电的燃烧方式及炉型选择问题,文章结合生物质燃料的特点,分别对悬浮燃烧、层燃燃烧及流态化燃烧等燃烧方式及几种炉型进行了分析和比较,指出在选用燃烧方式以及炉型时,必须结合燃料的特性和具体的燃烧方案进行细致分析后而定.     

往复热循环多孔介质燃烧点火特性数值模拟

采用无量纲形式,以有限容积法为基础,对往复式热循环多孔介质燃烧系统点火燃烧特性进行数值模拟,分析不同点火位置对多孔介质燃烧过程中点火燃烧演变过程、燃烧稳定状态、及点燃燃气热值的影响。指出在点火燃烧演变过程中,各点火位置下的温度分布经历明显演变过程,燃烧火焰位置均逐渐向“特定位置”移动;燃烧稳定时,火焰位置相互重合,预热区温度和峰值温度基本不变,点火位置向燃烧蓄热器中心靠近,蓄热区域内温度越高,直接点燃燃气热值越低。     

应用计算机模拟技术分析预测炉内煤粉燃烧过程

本文把湍流理论、辐射理论以及煤粉燃烧理论应用于锅炉燃烧室三维流动、气固两相、带化学反应的燃烧过程的数值计算，给出了数学模型、解法和边界条件的处理方法。运用所编制的计算软件对４２０ｔ／ｈ锅炉进行了燃烧过程的数值模拟，其结果能反应该类锅炉的燃烧过程。     

1 000 MW机组锅炉NOx排放浓度与主要运行因数的多元线性回归

以某电厂1 000 MW超超临界双切圆燃烧锅炉为研究对象,采用现场燃烧调整试验方法,进行了氧量、负荷、燃尽风量、主燃烧区燃烧器风量和配风方式、磨煤机运行组合方式、燃烧器摆角、煤质等因素对锅炉NOx排放影响的试验研究。试验研究结果表明：对于具有先进低NOx燃烧系统的锅炉,煤质因素是NOx排放浓度的主要影响因素之一;运行氧量变化是NOx排放浓度的重要影响因素,随着氧量增加,锅炉NOx排放浓度呈线性增加;负荷也是NOx排放浓度的主要影响因素,其影响的程度取决于负荷和相应的运行氧量水平;而在保持大量燃尽风实现空气分级燃烧的条件下,主燃烧区燃烧器风量和配风方式对NOx排放浓度的影响是微弱的。在此基础上,应用多元线性回归方法,建立了该1 000 MW锅炉NOx排放浓度与主要运行因素的回归经验关系式,该经验关系式可用于该锅炉NOx排放浓度的在线运行控制和预测。     

基于煤粉流速测量的燃烧控制系统分析和优化设计

目前诸多燃煤电站锅炉运行均存在燃烧不稳、燃烧效率低甚至锅炉泄漏等现象,这些现象均与煤粉管道中煤粉流速有直接关系。为了准确测量煤粉流速,探明煤粉流速对锅炉燃烧的影响规律,以某燃煤电厂中一台磨煤机为实验平台,在其2号和3号煤粉管道上安装了基于静电法和相关测速原理的静电传感器,来测量煤粉流速。通过对测量数据的分析,以及与DCS火检监视系统相关参数的对比,验证了各煤粉管道间煤粉流速的失衡,也说明了不同煤粉流速对锅炉燃烧的影响。最后,提出了基于煤粉流速的燃烧控制和优化方案。     

锅炉燃烧系统神经网络建模及多目标优化研究

电站锅炉面临降低运行成本与降低污染物排放的双重要求。依据采集到的燃烧数据,采用神经网络训练得到了锅炉燃烧模型,用于预测锅炉在不同燃烧参数的NOx排放和燃烧效率。并采用多目标优化算法,通过调整锅炉运行参数,在锅炉高效燃烧与NOx低排放之间找到合理的平衡点。     

峰谷形燃烧对炉内燃烧特性影响的数值模拟

为了深度降低燃煤锅炉的NO_x排放,需要对常规低NO_x燃烧方式做进一步优化。对某采用低NO_x燃烧技术的超超临界锅炉进行数值模拟,研究了“峰谷形燃烧”模式对炉内温度场、组分场、燃尽率和底渣量的影响,并与常规低NO_x燃烧模式进行了比较。结果表明：在保持还原区及燃尽区过量空气系数不变的前提下,“峰谷形燃烧”模式可以较常规低NO_x燃烧模式更进一步降低NO_x排放,不会对整个炉膛内的燃烧、温度分布、炉底渣量和煤粉的燃尽产生明显的影响;某优化工况下,炉膛出口NO_x含量可以较常规低NO_x燃烧模式深度降低达12%。     

非平衡等离子体燃烧强化

为了引起我国对非平衡等离子体燃料强化技术研究的重视并促进该技术的发展,介绍了脉冲电晕放电和介质阻挡放电产生的非平衡等离子体对燃料或者可燃混合气活化作用的基本原理和特点,综述了国内外研究现状,并展望了其应用前景。     

Effect of the fuel/air mixture concentration distribution on the dynamics of a low-emission combustor

An investigation of the low-emission premixed combustion in a conventional combustor is presented. The main problem encountered is the pressure fluctuations induced under certain operating conditions of the combustor. Low-emission operation of the combustor was studied numerically and experimentally. The effect of the concentration distribution at the outlet from the mixing zone on the position and macrostructure of the flame and the combustion stability was investigated at various excess air factors corresponding various GTU loads. It is demonstrated that, for a given excess air factor, there exists the concentration profile such that the interaction of the flame front with dominating flow structures results in excitation of the low-frequency combustion instability. The factors responsible for high-amplitude pressure fluctuations are examined. It is shown that the combustion stability can be estimated using a calculated criterion. Its direct relationship with pressure fluctuation amplitudes is described. The effect of the air pressure in a combustor on the flame macrostructure and the combustion stability was studied. It is shown that an increase in the combustor pressure has no considerable effect on the processes in the combustor. However, a change in the chemical reaction rates affects the stable combustion boundary. In this case, the combustion stability is achieved with higher nonuniformity of the fuel-air mixture entering the combustion zone. The experimental boundaries of stable combustion envelope at an air pressure of 350 and 1500 kPa are presented.     

煤粉锅炉的恒温燃烧分析及实施方案

文中分析了炉内温度对燃烧过程中诸因素的影响，指出了目前设计、运行中的锅炉其煤种、负荷适应性差、负荷下降时燃烧效率低的根本原因是炉内温度的不可调节性，提出了采用可调卫燃带及其恒温控制系统来维持炉内恒温燃烧的技术方案，从而达到改善锅炉煤种，负荷适应性，提高低负荷时燃烧效率的目的．     

合成气微型燃气轮机燃烧室优化设计及数值模拟

初步设计了一种以富氢合成气为燃料的微型燃气轮机燃烧室。根据相关标准及热力计算结果依次确定了燃烧室的基本几何尺寸。二次风、掺混冷却孔的位置及开孔面积和旋流燃烧器的结构等,并利用计算流体动力学软件对所设计的燃烧室的冷、热态流场,燃烧稳定性,燃烧效率和压力损失等性能进行了数值研究。计算结果表明：设计的燃烧室流场合理,燃烧稳定,燃烧效率高,压力损失小,基本上达到了设计要求。     

煤矸石综合燃烧性能及其燃烧动力学特性研究

为了高效地利用煤矸石,有必要对其燃烧过程进行研究。文中利用热重法分析了煤矸石的综合燃烧特性、反应放热性能和动力学特性,对有双峰燃烧曲线的煤矸石的第2个峰进行了研究,分析了后期的燃烧性能,并计算出燃烧过程的动力学参数。结果表明,煤矸石中挥发分含量越高,燃烧越剧烈,且由于挥发分的燃烧占主要地位,其综合燃烧性能越好;煤矸石的挥发分含量比较高,固定碳含量小,其后期燃烧性能比较好,比较容易燃尽;燃烧放热分为两个阶段,在燃烧前期,挥发分剧烈燃烧,有明显的放热峰,燃烧后期没有明显的放热峰;煤矸石在燃烧低温段的反应级数为1.5左右,活化能较低,在高温段反应级数为2.0左右,活化能较高。     

金属化合物对工业污水污泥燃烧的 催化作用及机制

用热重法研究了不同金属化合物对含工业污水污泥的助燃作用,计算了添加不同金属化合物前后污泥燃烧的特征指数和燃烧反应动力学参数,并以酸洗污泥作为对比,对不同金属化合物的助燃效果和催化机制进行了分析。结果表明,含工业污水污泥中挥发分的析出和燃烧制约着整个燃烧过程,并且污泥在低温段和高温段的燃烧特性不同。污泥添加不同金属化合物K2CO3、NaCl和Al2O3后,其着火点有一定的下降,对污泥的燃烧有促进作用;不同金属元素化合物的加入对污泥燃烧性能有一定的改善,并且在燃烧的不同阶段金属化合物表现出不同的催化能力,其中K2CO3的催化性能强于NaCl和Al2O3。污泥经过酸洗后,燃烧反应速率有明显的提高,活化能降低,综合燃烧性指数提高。不同金属化合物对污泥燃烧的催化机制不同,对污泥着火性能的催化主要表现在金属促进了污泥中挥发性有机物的释放。金属对污泥燃烧催化的机理是金属充当氧的载体,加快氧气扩散速度,促进了氧的转移。     

单色火焰图象处理技术在锅炉燃烧监控中的应用研究

首先分析了火焰图象处理中单色性选择的意义，然后重点介绍了在200 MW电站锅炉上实现的 炉膛燃烧二维温度分布检测的试验研究。结果显示，即使炉内燃烧工况比较平稳，燃烧温度 的波动幅度也达到180 K；燃烧温度随燃料调节呈现相应变化；过热器壁温及烟气含氧量也 与燃烧温度明显关联。最后简要介绍了在此基础上构成的一种炉膛燃烧三维温度分布检测方 法，以及将反映炉膛辐射能量的图象灰度作为中间被调量构成的一种新型燃料控制方式，展 望了这几种新方法在电站锅炉上的广阔的应用前景。     

基于辐射能信号的锅炉燃烧调节系统研究

通过辐射能信号能够更加直接地反映燃料量或者燃烧品质的改变。采用基于辐射能信号的锅炉燃烧调节系统设计思想,通过对常用的几种锅炉燃料控制系统的分析比较,表明提出的以主蒸汽压力为主调参数、以炉膛总辐射能为副调参数的串级燃烧控制策略是可行的。仿真实验研究以及开原热电厂的实际控制效果证实了该方法的实用性和优越性。     

石煤燃烧特性及其类属研究

采用热重分析方法对3种石煤的燃烧特性和燃烧动力学进行研究，并对石煤的类属进行了探讨。结果表明：石煤具有高灰、高硫和低热值的特点。石煤的燃烧特性与无烟煤相近，但比无烟煤差。采用Popescu法对石煤的燃烧机理进行分析，表明其燃烧过程主要受扩散控制，三维扩散模型控制的反Jander方程是最佳机理函数。采用等转化率法对石煤不同燃烧阶段的活化能进行考察，表明其在着火、燃烧和燃尽各阶段都需要很高的活化能，进一步证明了石煤的燃烧过程是受扩散控制的。以干燥无灰基挥发分Vdaf作为分类标准来确定石煤的类属是不恰当的；根据煤阶和燃烧特性及动力学分析判断，石煤属于高变质的劣质无烟煤。     

小油量气化煤粉燃烧系统在205 t/h锅炉上的应用

介绍了小油量气化燃烧直接点燃煤粉燃烧系统工作原理、系统构成，重点介绍了小油量气化煤粉燃烧系统工业性应用试验研究及经济性分析。试验结果表明，小油量气化燃烧直接点燃煤粉燃烧系统性能稳定，能实现机组冷、热态启动及低负荷稳燃，经济效益显著，达到了工业应用条件。     

基于智能计算的锅炉燃烧优化指导系统及其应用

提出一基于智能计算技术的锅炉燃烧优化实时指导系统,该系统根据电科院现场燃烧调整试验数据以及锅炉运行历史数据,采用人工智能神经网络建立了锅炉燃烧特性的NSGA-Ⅱ数学模型,将现场燃烧调整试验数据结果和日常司炉的运行经验模型化,并采用多目标遗传算法优化技术从模型中提取专家级燃烧运行知识和经验,通过计算机在线指导锅炉配风、配煤等燃烧运行调整,达到同时提高锅炉运行效率和减小NO_x排放的目的。