生物质混燃特性的数值模拟与实验研究

为探究生物质混燃特性，以圆筒形燃烧室的锅炉为例进行数值模拟与实验研究。选取玉米秸秆、棉秆、木屑和稻秆4种生物质作为混燃燃料，利用FLUENT软件分别对4种单一生物质在燃烧室中心截面上的温度分布进行数值模拟，并根据模拟结果进一步将燃烧室中心截面温度最高的玉米秸秆和最低温度的稻秆混合燃烧模拟和实验研究，来研究不同质量掺混比、一次风速和一次风温对生物质混燃的影响。研究结果表明：4种生物质分别燃烧时，燃烧室中心截面上最高温度的排序依次为：玉米秸秆>棉秆>木屑>稻秆，玉米秸秆的最高温度相比另外3种生物质高100 K以上，玉米秸秆与稻秆的最佳质量掺混比为7:3,最佳一次风速、一次风温分别为48 m/s、1 300 K,且在最佳混燃参数下，生物质混燃提高了生物质单燃的燃烧特性，有效地解决了生物质单燃时热值较低的问题；并通过混燃实验研究了玉米秸秆与稻秆在最佳混燃参数下的燃烧特性，验证了其模拟值与实验值之间具有良好的一致性。     

烟气再循环对生物质炉排炉燃烧影响的数值模拟

针对生物质锅炉实际运行过程中常出现水冷壁腐蚀严重、屏式过热器积灰多和NO_x排放量高等问题,以一台某电厂额定蒸发量为130 t/h的生物质往复式水冷炉排炉为研究对象,提出二次风掺混再循环烟气燃烧的方法,采用计算流体力学（CFD）数值模拟技术对炉内燃烧过程进行热态模拟,旨在为锅炉的实际运行操作提供理论指导. 计算结果表明,采用烟气再循环可以增强炉膛上部气流扰动,改善炉内温度分布的均匀性,提高燃尽率,同时降低屏区火焰温度,减轻大屏积灰结渣风险;后墙下二次风掺混再循环烟气后,主燃区形成还原性气氛,温度下降,有效抑制热力型NO_x的生成.后墙下二次风掺混30%再循环烟气的工况炉内气流均匀饱满,高温烟气分布从炉膛深度中心向前、后墙两侧稳定下降,NO_x排放质量浓度相对于无再循环烟气时减少了32.1%.     

生物质与不同变质程度煤混合燃烧特性的研究

采用TG／DTG／DTA技术研究了不同变质程度煤(褐煤、烟煤和无烟煤)、生物质(小麦秸秆和玉米芯)以及煤和不同比例生物质的混合燃料的燃烧特性，升温速率为15c／min，温度范围为25～900℃，分析了燃烧特征参数如着火温度、燃烧速率最大时的温度、燃尽温度和最大燃烧速率以及燃烧特性指数．采用Freeman-carroll(FC)法计算了燃烧动力学参数．结果表明，生物质和煤相比具有较低的燃烧特征温度和较快的燃烧速率；在褐煤和烟煤中加入生物质后，燃烧特征温度降低，燃烧速率增大；无烟煤中加入生物质后，对其着火温度影响较小，燃尽温度降低；此外，加入生物质后煤的燃烧表观活化能降低，表观活化能E与指前因子A存在动力学补偿效应。     

煤与玉米秸秆混合燃烧的实验研究

采用Pyris 1TGA热重分析仪对煤与玉米秸秆以不同的比例所得的混合试样进行燃烧特性分析。分析了燃烧特征参数如着火温度、燃烧速率最大时的温度、燃尽温度和最大燃烧速率以及燃烧特性指数。结果表明,玉米秸秆和煤相比具有较低的燃烧特征温度和较快的燃烧速率;在煤中加入玉米秸秆后．着火燃烧提前,同时可以获得更好的燃尽特性。     

秸秆与煤混燃发电锅炉热效率计算及分析

介绍了生物质发电的现状、特点、方式,主要阐述了生物质秸秆和煤直接混合燃烧发电的技术,在秸秆与煤混合燃烧的能量转化过程中对燃烧时锅炉热效率进行计算与分析,并探讨了提高秸秆与煤混合燃烧热效率的方法．     

玉米秸秆颗粒燃料的热工特性

通过不同温度、不同压力下的成型实验,得到玉米秸秆颗粒燃料成型规律。热重实验结果提供了玉米颗粒燃料燃烧特性的重要信息。这些基础实验研究对秸秆颗粒燃料燃烧设备的工程设计具有理论及实用价值。以基础研究为依据,设计开发出玉米秸秆颗粒燃料气化燃烧锅炉。经过样机测试表明,此形式锅炉高效节能、洁净燃烧、大气排放指标优良,具有广阔的应用前景。     

TGA-DTA-DSC联用对秸秆与煤混烧灰化行为的研究

运用TGA-DTA-DSC联合技术研究了生物质与煤不同掺混比例下的燃烧特性、灰热解特性。通过对热重分析仪运行进行四段式设置,实现了安全燃烧和灰热解的连续进行。实验结果表明,秸秆与煤掺混后燃烧特性得到改善,并且在低于20％掺煤比时表现出脱灰效应,而40％掺煤比的混烧则表现出增灰效应;灰的高温热解过程随掺混比的变化规律分为两类,低掺混比混烧灰中无机物间的耦合反应加剧了脱灰效应,而掺煤40％的混烧灰中耦合反应加剧了增灰效应。这些反应与灰中含氯组分／CaS0。／CaCO。的质量分数有关。低掺煤比对混烧电厂解决积灰具有明显的优势,可指导生物质与煤掺混燃烧灰化行为的研究和灰问题的解决。     

300MW富氧煤粉燃烧锅炉变工况运行特性分析

富氧煤粉燃烧锅炉燃烧、换热特性与常规空气锅炉不同,为研究不同工况下富氧燃烧锅炉的运行特性,利用某300 MW富氧煤粉燃烧锅炉仿真模型,分别进行燃煤量、给水温度、氧浓度和水分变动试验。结果表明:随着富氧燃烧锅炉燃煤量的增加,炉膛出口烟温升高,炉内总辐射量增加,水冷壁产汽量增多。由于富氧锅炉辐射换热强,过热蒸汽温度随燃煤量增加而增加。随着炉内燃烧气氛中氧浓度增加,锅炉产汽量大幅度增加,主汽温度快速下降。由于锅炉设计煤种水分含量高且不稳定,水分变化对锅炉运行参数影响比较大,主要表现在煤质变坏,导致炉膛出口温度升高,过热蒸汽温度、再热蒸汽温度和排烟温度也随之升高。     

基于超声雾化的柴油/汽油混合燃料液滴群燃烧特性

利用超声雾化多液滴制备系统,制成了柴油/汽油混合燃料多液滴群,其中液滴直径、液滴浓度、液滴速度等参数均可独立调节,以模拟内燃机缸内喷雾的实际流动及其与空气的混合状态。将该多液滴群引入可控活化热氛围燃烧器中,并对其稳定燃烧后的燃烧特性进行了研究。结果表明:改变混合燃料掺混比、燃料进给速度、空气流量等参数后,多液滴群自燃火焰形状随之发生显著改变,随着燃料中柴油所占比例的增大,火焰起升高度增加,火焰宽度减小;燃料进给速度和空气流量的改变,影响了混合燃料的燃空当量比及中央射流出口速度,进而影响到燃料的燃烧特性。     

基于富氧条件的生物质颗粒燃烧特性实验研究

富氧燃烧是解决生物质能源直接燃烧温度低问题的重要方法.文章采用热重分析法分别对玉米、棉秆以及木屑进行燃烧特性试验,通过分析不同氧气浓度下三种秸秆的TG-DTG曲线,研究富氧条件对三种典型生物质颗粒燃料燃烧特性指数的影响.结果表明:富氧条件下三种生物质颗粒燃料燃尽温度区间比空气中减少近100℃,挥发分最大析出速率是空气中的2 ～2.75倍;富氧条件下,燃料的燃烧特性指数迅速上升,且玉米杆的上升幅度最大,表明富氧对玉米杆促进作用最强.     

秸秆燃料特性对炉内结渣的影响分析

秸秆锅炉在运行中,由于燃料所含碱金属成分较高,较易引起受热面的结渣沉积,影响锅炉的安全运行.结合秸秆锅炉燃烧特点和秸秆燃料特性,并根据工程实际,就秸秆燃料燃烧过程中的结渣机理、结渣部位,以及结渣特性的评判方法进行分析.此外,得出了生物质灰熔融的特性曲线,以及碱金属所占灰成分比重.     

基于某330MW煤粉锅炉煤粉多元混合物燃烧的数值模拟研究

为了研究煤粉、轮胎颗粒胶粉与污泥颗粒三者混合燃烧的燃烧特性,通过使用Fluent软件对锅炉进行建模并进行数值模拟计算。分别分析了煤粉单独燃烧、煤粉与轮胎颗粒胶粉混合燃烧、煤粉与污泥颗粒混合燃烧以及三者共同混合燃烧的模拟结果。分析结果表明,在煤粉燃烧时,掺入一定比例的轮胎颗粒胶粉和污泥颗粒可以提高炉膛的燃烧效率、增强炉膛内燃料的燃尽程度。     

链条锅炉燃烧末煤的改造研究

链条锅炉燃烧末煤,会导致机械不完全燃烧损失、化学不完全燃烧损失和排烟物理热损失增加,并导致结焦.据此,在DZL2-0.8/160-AII型锅炉上对结构进行了改造,对燃烧进行了调整,对燃料进行了调质,以使锅炉能够适应末煤燃料.结果表明,链条锅炉燃烧末煤时,配风的合理性、二次风的配置、炉膛烟气流场的调控和燃料的调质对燃烧效率影响很大.可见,链条锅炉燃烧末煤时,增加横向配风的均匀性、适量增加二次风、炉膛烟气流场呈"α"型和燃料的加湿调质等措施,可以有效降低排渣可燃物含量,降低排烟过量空气系数,提高燃烧效率,避免结焦.     

链条锅炉燃烧末煤的改造研究

链条锅炉燃烧末煤,会导致机械不完全燃烧损失、化学不完全燃烧损失和排烟物理热损失增加,并导致结焦.据此,在DZL2-0.8/160-AII型锅炉上对结构进行了改造,对燃烧进行了调整,对燃料进行了调质,以使锅炉能够适应末煤燃料.结果表明,链条锅炉燃烧末煤时,配风的合理性、二次风的配置、炉膛烟气流场的调控和燃料的调质对燃烧效率影响很大.可见,链条锅炉燃烧末煤时,增加横向配风的均匀性、适量增加二次风、炉膛烟气流场呈＂α＂型和燃料的加湿调质等措施,可以有效降低排渣可燃物含量,降低排烟过量空气系数,提高燃烧效率,避免结焦.     

W火焰锅炉炉内三维流场和颗粒运动轨迹的数值模拟

W火焰锅炉具有独特的炉膛和烟气流动结构,适用于低挥发份劣质煤发电,炉膛配风和煤粉颗粒对W火焰锅炉形成良好的炉内燃烧和保证安全高效洁净燃烧影响显著.针对300 MW W火焰锅炉,采用RNGk~ε和DPM模型数值研究了不同工况下W火焰锅炉炉内三维流场和煤粉颗粒运动轨迹,分析了炉膛配风和煤粉粒径对流场特性的影响.研究表明:配风对流场对称性影响很大,不合理的配风可导致火焰"短路"和气流冲刷冷灰斗.炉膛折焰角结构决定了对称的配风形成非对称流场,但增加前墙配风速度可有效平衡折焰角效应.当前后墙配风比为1.05时流场对称性最佳.下炉膛冷灰斗区双旋涡流动结构可增强煤粉气流热质交换,增加煤粉停留时间,有利于煤粉燃尽.随粒径增大,煤粉深入下炉膛平均深度越大,煤粉在燃烧炉膛内停留时间先增大后减小,存在最佳煤粉粒径.研究结果对大容量W火焰锅炉设计和燃烧调整有意义.     

无烟煤与烟煤混煤燃烧性能的热重实验研究

利用热天平对由燃烧性能相差较大的烟煤和无烟煤掺混得到的混煤的燃烧性能进行了实验研究,计算了不同掺混比下混煤的燃烧动力学参数;并根据不同配比下混煤实验曲线的变化规律,提出了衡量煤从开始燃烧到燃尽这一过程平均燃烧速率的指数ＧＦ;对不同配比下煤的ＧＦ值进行了计算。ＧＦ的变化趋势表明,混煤的燃烧性能随烟煤比例的增加而增加。     

CaSO4为载氧体的煤／秸秆化学链燃烧实验研究

针对硫酸钙与煤／秸秆的反应特性及载氧体再生反应的特性,本文基于TGA—FT—IR联用技术,对煤、秸秆按不同比例掺混的3种试样与硫酸钙充分混合后在相同升温速率下进行多个循环的燃烧和载氧体还原实验研究。实验结果表明,煤中掺人秸秆改善了煤的化学链燃烧特性,载氧体的再生反应速率也明显增加;固体燃料带入的灰分对化学链影响不大,化学链燃烧释放的气体主要为二氧化碳,但完全反应所需周期长。该项研究对煤掺入秸秆进行化学链燃烧应用具有重要意义。     

成灰温度对生物质与煤混烧中灰熔融性的影响

燃料的灰熔融性对受热面的结渣起着关键作用.生物质与煤的灰熔融性测定借用煤的测定标准,难以真实评判灰的熔融特性.在不同成灰温度下,利用HR-3C灰熔融性测定仪,以稻秆、白杨木屑、稻壳和煤在不同配比下混合燃烧的灰分作为研究对象,研究了成灰温度对生物质与煤混合燃烧的熔融特性.研究表明：不同的成灰温度对生物质与煤混合燃料的灰熔融性特征参数有着明显的影响,根据生物质中无机元素的特性和实际锅炉燃烧情况,对生物质与煤混燃成灰方法,借用ASTM E1755-01规定的低温成灰标准更能够准确反应其灰的熔融性.     

分解炉环境下混煤的燃尽特性研究

针对分解炉低温燃烧工况，采用高温热天平和煤悬浮燃烧试验台，进行混煤燃尽特性实验方法及混煤燃尽时间与不同掺混比例之间关系的研究。提出混煤燃尽评判指数和实验方法，结果表明：在静态燃烧试验中，在低挥发分煤中掺入少量烟煤，明显改善煤的燃尽性能；悬浮燃烧时，混煤中的各单煤在混煤燃烧过程中基本保持其自身的燃尽特性。     

成灰温度对生物质与煤混烧中灰熔融性的影响

燃料的灰熔融性对受热面的结渣起着关键作用.生物质与煤的灰熔融性测定借用煤的测定标准,难以真实评判灰的熔融特性.在不同成灰温度下,利用HR-3C灰熔融性测定仪,以稻秆、白杨木屑、稻壳和煤在不同配比下混合燃烧的灰分作为研究对象,研究了成灰温度对生物质与煤混合燃烧的熔融特性.研究表明:不同的成灰温度对生物质与煤混合燃料的灰熔融性特征参数有着明显的影响,根据生物质中无机元素的特性和实际锅炉燃烧情况,对生物质与煤混燃成灰方法,借用ASTM E1755-01规定的低温成灰标准更能够准确反应其灰的熔融性.