油页岩半焦燃烧动力学研究

燃烧动力学是研究油页岩半焦颗粒燃烧特性的基础。利用热重分析仪对油页岩半焦进行了恒温燃烧实验研究,在排除外扩散影响的基础上,分析了燃烧温度、氧气浓度对油页岩半焦燃烧过程的影响。在实验范围内,氧气浓度和燃烧温度均能对油页岩半焦燃烧速率产生重要影响,更高的氧气浓度和燃烧温度可以加快油页岩半焦燃烧速率。结合实验结果,建立了考虑氧气浓度影响的油页岩半焦燃烧动力学模型,发现油页岩半焦燃烧速率与氧气浓度的0.97次方呈线性关系。模型计算结果与实验结果符合较好,为进一步研究油页岩半焦大颗粒燃烧特性提供了燃烧动力学基础。     

800MWe超临界循环流化床锅炉概念设计

常压循环流化床 (ACFB)燃烧技术是已经为国际上公认的商业化程度最好的洁净煤技术 ,但在达到较高的供电效率方面并未具有明显的优越性。超临界CFB作为下一代CFB技术 ,综合了超临界蒸汽循环高效率和循环流化床低成本 2方面的优势 ,而循环流化床条件下的热负荷分布规律使得超临界压力下水冷壁的安全性更为可靠 ,脱硫、脱硝投资及运行成本比烟气脱硫和催化还原NOx 低 ,受到人们的高度关注。总结了国内外超临界CFB锅炉研究工作的一些进展 ,详细介绍了 80 0MWe超临界CFB锅炉的概念设计。     

单颗粒褐煤烟气干燥过程模型研究

褐煤干燥对提高褐煤品质具有重要意义。为了深入研究高温烟气干燥褐煤的物理过程,在一维球坐标系下对单个球形褐煤颗粒的干燥脱水过程建立了数值模型。模型中以褐煤颗粒内的蒸发界面为基础,将褐煤颗粒分为干区和湿区,对湿区求解传热方程,对干区求解烟气传热和传质方程,模拟褐煤干燥中的水分蒸发过程。模型采用Crank-Nicolson隐式差分方法进行离散化,模拟得到单个褐煤颗粒动态蒸发的过程。利用该模型分析不同粒径褐煤干燥过程中的烟气温度、颗粒含水量、颗粒内部温度分布等变化规律。发现颗粒最高温度不超过烟气和颗粒的最终平衡温度。褐煤颗粒粒径和初始烟气温度对褐煤的干燥过程有重要影响,较高的初始烟气温度条件下所需的干燥时间短,干燥时间近似与褐煤颗粒粒径的平方成正比。     

电泳沉积法制备GaN薄膜的结构和组分分析

采用电泳沉积法在Si(111)衬底上制备出了GaN薄膜.用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外吸收(FTIR)谱、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电镜(SEM)对样品的结构、组分和形貌进行了分析.结果显示所得样品为六方纤锌矿结构的GaN多晶薄膜.     

退火温度对硅基GaN薄膜质量的影响

采用电泳沉积法在Si(111)衬底上制备GaN薄膜,并研究退火温度对GaN薄膜晶体质量、表面形貌和发光特性的影响。傅立叶红外吸收谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)的测试结果表明所得样品为六方纤锌矿结构的GaN多晶薄膜,随退火温度的升高,晶粒尺寸增大,结晶化程度提高。室温下光致发光谱的测试发现了位于367 nm处的强发光峰和437 nm处的弱发光峰,其发光强度随退火温度的升高而增强,但发光峰的位置并不发生移动。     

煤粉射流中颗粒团的传热及其对着火行为的影响

建立描述煤粉射流中典型尺寸颗粒团的传热及着火过程的瞬态数学模型,考察其在高温环境中的升温特性和着火行为。模型计算发现,颗粒团的升温过程与颗粒团尺寸明显相关,对流换热份额随着颗粒团当量直径Dc的增加而下降。在火焰温度Tf=2 000 K、烟气温度T)s=1 400 K的条件下,对于D_c=3 mm的颗粒团,对流换热量Q_(conv,sc)占总换热量的86%;Dc=10 mm时,辐射换热量Q_(rad,fp)占到60%;而D)c≈8 mm时,对流换热与辐射换热量相近。火焰辐射温度T_f的升高降低了对流换热份额,并使得Q_(conv,sc)=Q_(rad,fp)对应的临界D_c,即D_c*减小。T)f对D_c较小的颗粒团的加热和着火影响较小,对D_c较大的颗粒团的影响明显。烟气温度Ts升高时,对流换热份额升高,D_c*增大。T_s在D_c较小时对着火时间影响较大,而D_c较大时影响不再明显。煤粉浓度增加时,颗粒团着火时间先明显下降,在0.6~0.8 kg/m~3的范围内达到最小值,而后随着煤粉浓度的进一步增加而略微增加。     

高碱煤中碱金属及氯元素析出特性

煤灰的理化特性与灰化温度密切相关,试验研究了不同灰化温度下高碱煤中碱/碱土金属以及氯元素的析出特性,分别采用X射线荧光光谱分析(XRF)与电感耦合等离子光谱分析(ICP-OES)对样品成分进行分析,并对结果进行对比。结果表明,煤的灰分和煤灰中的碱金属含量随灰化温度的升高而降低,碱土金属含量变化不大;Cl元素析出温度低于500℃,且在815℃前基本完全析出;Na元素的析出特性与煤中Cl元素含量密切相关;低温灰化造成高灰分煤种碳燃尽困难,但对碱金属测量造成的相对误差有限,ICP-OES对于元素含量测试的结果低于XRF,但2种测试方法获得的碱/碱土金属元素含量随灰化温度的变化趋势一致,前者具有更高精度,因而推荐采用ICP-OES测试方法测量碱/碱土金属的含量。     

循环流化床燃烧条件下焦炭表面NO_x还原机理研究进展

为使CFB锅炉达到NO_x原始超低排放,需要更加深入地理解煤炭燃烧过程中NO_x生成和还原机理,其中焦炭对NO_x的还原(NO_x-char反应)被认为是CFB含氮反应体系中最重要的环节之一.综述了文献中对NO_x-char反应的研究结果 ,围绕基本反应过程、焦炭中矿物杂质作用和影响因素三个部分,较为全面地阐述了焦炭表面NO_x还原过程.研究表明,碳原子除可直接作为还原反应物外,还可为CO,H_2,NH_3等还原性气体提供吸附表面从而间接还原NO_x,同时焦炭中的K,Fe,Ca等具有催化活性的矿物杂质能明显促进NO_x-char反应.多种还原作用共同存在使得NO_x-char反应的影响因素众多,包括煤种、热解条件、反应温度、焦炭粒径、碳燃尽率、CO/O_2/H_2O/SO_2等环境气体、焦炭中矿物杂质含量和化学组成等.另外,很多情况下这些因素并非独立作用,而是相互影响,且常在不同条件下对NO_x还原表现出"促进-抑制"两重性质.未来还需更加深入地研究焦炭表面NO_x反应体系,特别是定量描述不同影响因素的作用,建立CFB全炉膛NO_x排放模型,从而为深度挖掘循环流化床技术的低氮燃烧潜力奠定理论基础.     

油页岩半焦燃烧动力学研究

燃烧动力学是研究油页岩半焦颗粒燃烧特性的基础。利用热重分析仪对油页岩半焦进行了恒温燃烧实验研究,在排除外扩散影响的基础上,分析了燃烧温度、氧气浓度对油页岩半焦燃烧过程的影响。在实验范围内,氧气浓度和燃烧温度均能对油页岩半焦燃烧速率产生重要影响,更高的氧气浓度和燃烧温度可以加快油页岩半焦燃烧速率。结合实验结果,建立了考虑氧气浓度影响的油页岩半焦燃烧动力学模型,发现油页岩半焦燃烧速率与氧气浓度的0.97次方呈线性关系。模型计算结果与实验结果符合较好,为进一步研究油页岩半焦大颗粒燃烧特性提供了燃烧动力学基础。     

600MW低质量流速垂直管圈超临界煤粉锅炉设计开发

分析现有几种常见的超临界煤粉炉水冷壁布置型式的特点、切圆和前后墙对冲燃烧方式以及垂直管圈水冷壁关键参数的选取原则,设计开发了低质量流速垂直管圈600MW超临界煤粉锅炉。满负荷工况下,水冷壁设计质量流速为940 kg/m2·s。这一方案使用西门子公司低质量流速垂直管技术,结合垂直水冷壁结构简单、低质量流率工质具有自补偿特性的优点,取消了节流孔圈,避免了水冷壁及下集箱的复杂结构,同时消除了运行过程中孔圈结构堵塞造成管壁超温的安全隐患,在炉膛上、下水冷壁之间设置中间混合集箱,将来自下炉膛的工质进行混合,以减小由吸热不均匀和炉膛结构差异所导致的工质侧温度偏差。最后介绍了锅炉结构,并对其性能进行了预测。