生物质掺混煤粉无焰富氧燃烧燃料氮转化数值模拟

无焰富氧燃烧能在捕集高浓度CO_(2)的同时显著降低了NO_(x)排放,是清洁低碳燃烧技术的前沿发展方向之一。生物质作为一种来源广泛的可再生能源,与煤粉的掺混燃烧可有效减少CO_(2)排放。为探究无焰富氧燃烧模式下生物质掺混煤粉燃料氮转化特性,基于0.58 MW燃烧炉,采用Fluent进行模拟,耦合适用于富氧燃烧的反应机理以及辐射模型,在完成模型和算法的验证后进行燃料N转化机理研究。结果表明,随着掺混生物质比例从0增加到100%,炉内低氧区域增大,CO分布区域更广,炉内峰值温度升高,当掺混比为50%时相比纯煤粉燃烧升高了47 K,掺混比为70%时升高了55 K,纯生物质燃烧时峰值温度达到1850 K,较纯煤粉燃烧升高了71 K;生物质掺混比例从0增加到50%时,NO再燃还原比例相比纯煤粉大幅下降了61%以上,且随着掺混比继续增加,NO再燃还原基本不变;随着掺混比从0增加到100%,虽然生物质挥发分含量比煤粉高,但掺混后挥发分NO总和基本不变,由于生物质焦碳含量低,掺混后焦炭氮大幅降低,NO排放整体呈降低趋势,掺混比从0增加到100%,NO排放量降低了51%;表明生物掺烧可有效减少NO的排放。

不同旋流数下湍流气粒两相流动特性的PDPA实验研究

利用相位多普勒仪 (PDPA)系统研究了不同旋流数下突扩旋风筒内气粒两相湍流特性的变化规律 .在相同的进口形状和总风量的条件下 ,分别测量了旋流数为 0、 0 .5和 1.0时气相和颗粒相的轴向、切向的平均速度和脉动速度 .结果表明 :旋流数的变化对轴向速度的分布和切向速度的似固核 -位涡结构 ,以及两相脉动速度和两相湍流各向异性都有比较明显的规律性影响 ;总体上 ,旋流对两相湍流起抑制作用 ,但随旋流数的增大 ,两相湍流脉动及其各向异性都有先减弱 。

多孔炭粒的等效光学常数及辐射特性

基于等效光学常数的概念，分别采用MaxwellGarnet,Bruggeman理论分析了空隙率对炭粒等效光学常数的影响，并进而采用Bruggeman理论考察了内部孔隙均匀分布的球形炭颗粒的辐射特性，结果表明：大炭粒的吸收效率（发射率）因孔的存在而有显著的增强，小炭粒则反之。计算结果与物理分析相吻合。

各向同性湍流中颗粒引起湍流变动的直接模拟

本文通过直接数值模拟对均匀各向同性湍流中颗粒对湍流的变动作用进行了研究.颗粒相的体积分数很小而质量载荷足够大,以至于颗粒之间的相互作用可以忽略不计,而重点考虑颗粒与湍流间能量的交换。颗粒对湍流的反向作用使得湍动能的耗散率增强,以至于湍动能的衰减速率增大.湍动能的衰减速率随颗粒惯性的增大而增大。三维湍动能谱显示,颗粒对湍动能的影响在不同的尺度上是不均匀的。在低波数段,流体带动颗粒,而高波数段则相反.

煤粉炉内弥散介质辐射传热的综合模拟

本文基于辐射传热计算的DT法和颗粒运动计算的随机轨道法，并结合单颗粒的辐射特性模型，构造了能够详细考虑颗粒燃尽、湍流弥散诸因素对炉内空间局部辐射特性及总体辐射传热影响的弥散介质辐射传热计算模型，并将其耦合到炉内过程的总体数值模型中。采用该程序，比较计算了几种颗粒辐射特性模型对某300MW锅炉炉内温度场的预报结果，结果表明：通常采用的均匀颗粒辐射特性模型会导致温度场的极大误差；由于炉内颗粒浓度的不均匀分布，炉内的温度分布呈现高度非均匀状态，在炉膛轴线上有大面积的高温烟气区存在；考虑残炭存在时，温度分布的不均匀性更显著．

三维槽道两相湍流的大涡模拟

利用基于动态粘性亚网格模型的大涡模拟方法 ,分别模拟计算了Reτ=180的三维槽道湍流内的三种颗粒的运动状况 .统计得到的流体的平均速度、脉动速度等结果与有关文献中的DNS结果一致 ,不同的颗粒在流场中 (特别是近壁区 )表现出不同的行为 。

DSM-LPDF两相湍流模型及旋流两相流动的模拟

本文由流体－颗粒速度的拉氏联合概率密度函数（ＰＤＦ）输运方程出发，用Ｓｉｍｏｎｉｎ建议的Ｌａｎｇｅｖｉｎ模型封闭颗粒所遇到流体瞬时速度的条件期望项，并用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法直接求解 ＰＤＦ输运方程，将其和求解流体雷诺应力方程模型的有限差分方法结合，建立了雷诺应力－拉氏ＰＤＦ（ＤＳＭ－ＬＰＤＦ，简称ＤＬ）两相湍流模型．用此模型模拟了旋流数为０．４７的突扩旋流气粒两相流动，并与文献中ＰＤＰＡ实验和用类似于单相流动湍流模型封闭方法的时平均统一二阶矩（ＵＳＭ）模型的预报进行了对比．

炭燃尽过程中结构和辐射特性的模化与分析

本文基于等效光学常数的线性混合近似，采用均匀球体模型，对多孔炭粒在动力控制（等径变密度）燃烧下的发射率的演变进行了理论分析，并将其结果与扩散控制（等密度缩核）燃烧的结果作了比较。计算表明：对于１０μｍ以上的炭粒，在燃尽过程初期，颗粒的发射率无例外的有增大，在燃尽过程后期（Ｂ＞０．９），颗粒的发射率随燃尽而骤减；对于１０μｍ以下的小颗粒，颗粒的发射率将随燃尽过程而缓降；颗粒内部有炭核时，发射率的降低将慢于均匀燃尽的情况。

空间发展湍流气粒两相平面混合层的大涡模拟与统计

本文对空间发展的湍流气固两相平面混合层流动进行了大涡模拟研究,其中气相亚网格尺度（SGS）使用结构函数模型,气相控制方程组采用SIMPLE方法求解,固体颗粒运动用拉格朗日方法计算。计算结果正确重现了流体涡结构的卷起、合并和破碎过程,以及小尺寸颗粒在涡边缘（低涡度区）的局部富集现象。对直径分别为42μm、72μm和135μm分别进行了模拟,并将统计结果和实验测量结果（Hishida et al[1]）比较,表明两者的平均速度吻合很好,但颗粒数密度和脉动速度存在较明显的差异,因此有必要对亚网格应力和颗粒之间的耦合作用以及拟序结构的三维性对颗粒运动的影响开展深入研究。

视密度加权的时平均统一二阶矩两相湍流模型

在气粒两相湍流的双流体模型中，颗粒相的视（表观）密度是有脉动的，在时平均的统一 工阶矩（ＵＳＭ）模型中出现了和颗粒数密度或视密度脉动有关的项和方程；使模型方程比较复 杂．实际上，用ＬＤＶ或ＰＤＰＡ测量的流体（用小颗粒代表）和颗粒速度都是颗粒数加权平均 的结果．因此，在视密度加权平均基础上推导两相湍流模型更为合理．通过推导和封闭了视密 度加权平均的统一二阶矩模型（ＭＵＳＭ）方程组，改进了两相速度脉动关联的封闭，并引入了 颗粒遇到的气体脉动速度及其输运方程．ＭＵＳＭ模型可以减少所用方程数，节省计算量．视 密度加权平均的统一二阶矩两相湍流模型是一种对原有时间平均的统一二阶矩模型的改进和 发展．

乳腔镜下乳腺癌腋窝淋巴清扫的临床意义

目的探讨乳腔镜下乳腺癌腋窝淋巴结清扫的临床疗效。方法回顾分析2008年3月～2009年1月我科住院乳腺癌改良根治术的患者资料,共分为观察组和对照组各32例,观察组应用乳腔镜行腋窝淋巴结清扫,对照组行常规切除清扫。结果观察组平均手术时间(85±2.3)min,32例患者人均清扫淋巴结平均(12±1.5)个,阳性淋巴结平均(3.6±1.4)个。乳腔镜能清晰地解剖出重要的神经和血管而避免损伤,术后创伤小,全部患者6个月之内进行了随访,无并发症发生。结论乳腔镜下乳腺癌腋窝淋巴结清扫术具有手术创伤小、切口愈合好、并发症少的优点。

600MW富氧燃烧系统过程建模及优化

用Aspen Plus软件对O2/CO2燃烧气氛下600 MW燃煤电厂全过程进行建模分析和优化,对空分系统、烟气处理系统进行功耗分析,并对空分系统、锅炉热力发电系统和烟气处理系统三大系统耦合优化分析。结果表明,当对600MW传统电厂改造成富氧燃烧时,空分系统占电厂总电耗58.54%,烟气处理系统占总电耗26.97%,电厂的供电效率由原来的37.69%降低到25.62%;当对富氧燃烧进行综合优化后,空分系统电耗可以降低22.6%,烟气处理系统略增1.3%,电厂的供电效率可以提高3.11%,最佳供氧浓度为98%。

煤化学链燃烧技术的研究进展

介绍了国内外煤化学链燃烧技术的研究和发展状况,分析了其技术特点、限制环节、改进措施和发展方向.相对于以煤气化产物为燃料的煤间接化学链燃烧技术,直接以煤为燃料的化学链燃烧技术系统简单、运行成本低,具有显著的经济优势,但是过低的煤气化速率是其中的限制环节.为了提高煤的气化速率、促进煤的充分转化,需要从氧载体和煤质的选择及活化、运行参数的优化和燃料反应器结构的改进等方面进行全面考虑.高性能氧载体是煤化学链燃烧技术的基础,深入研究煤中硫组分和灰分的演化及其对氧载体活性的影响非常必要.另外,氧解耦煤化学链燃烧技术以及基于煤化学链制氢技术也需要重视.

活性炭纤维吸附脱除NO过程中NO氧化路径分析

在小型固定床吸附实验台上开展了黏胶基活性炭纤维吸附脱除NO的实验研究。采用H2O2溶液浸渍以及热处理方法对活性炭纤维表面进行修饰,以获得表面孔隙结构接近而含氧官能团含量不同的样品;考察样品在惰性氮气气氛、含氧气氛下吸附脱除NO的效果,以及表面含氧含氮官能团的变化规律。探讨了含氧官能团在NO催化氧化过程中的作用及含氧气氛下O2对于NO转化为NO2的影响,分析了活性炭纤维表面吸附的NO向NO2的主要转化途径。结果表明,在氮气气氛下活性炭纤维表面C-O官能团对吸附态的NO起到氧化作用,吸附态NO被C-O官能团氧化生成-NO2官能团;在含氧气氛下活性炭纤维吸附NO后表面出现-NO2、-NO3官能团,通过长时间实验测定三种样品在含氧气氛下对NO吸附的效果,发现三种样品稳定时催化氧化效果一致,表明含氧官能团对初始NO的物理吸附影响较大,而对整个吸附过程影响较小。吸附在活性炭纤维表面上的NO与环境气氛中的游离态O2发生氧化反应是NO转变为NO2的主要途径。

惰性载体Al_2O_3对Fe_2O_3及CuO氧载体煤化学链燃烧的影响

氧载体是煤化学链燃烧技术的基础,惰性载体则是其中的必要组成部分,起着重要的作用。以Al2O3作为典型惰性载体,采用热重分析仪、红外频谱仪、场发射扫描电镜和能谱分析仪以及X衍射仪,对六盘水贫煤与Fe2O3、CuO基氧载体的反应进行了详细的研究。研究发现,Al2O3的引入,使得Fe2O3、CuO基氧载体表面积增大、孔径分布更为优化,而且对氧载体与六盘水贫煤一次热解产物的反应是有利的,能够促进氧载体中更多晶格氧的传递,Fe2O3基氧载体中有更多的Fe2O3还原为低于Fe3O4价态的氧化物,而CuO基氧载体中CuO除了还原为Cu、Cu2O外,其中的CuAl2O4也有一定的反应活性,被还原为CuAlO2。与LPS煤反应时,Fe2O3深度还原产物与部分Al2O3及煤中的SiO2反应生成Fe3Al2(SiO4)3,而CuO则与Al2O3及六盘水贫煤反应生成了(Cu0.215Mg1.785)(Al4Si5O18)复合物。

中国煤粉富氧燃烧的工业示范进展及展望

富氧燃烧技术是最具潜力的燃煤电厂大规模碳捕集技术之一。在简要介绍国内外富氧燃烧技术的研发示范进展的基础上,系统地回顾了近年来应城35 MW富氧燃烧工业示范项目的研究成果,包括燃烧特性、传热特性、锅炉效率、污染物排放与脱除、运行控制以及经济性等,总结了示范项目的经验与教训。富氧燃烧碳捕集工业示范电厂的成功运行,标志着该技术已完成了在10MW级电厂的全流程验证,证明该技术已具备了建设百万吨级大规模示范电站的技术基础。通过发展低能耗、低成本的制氧技术,进一步实施富氧燃烧器放大,并探索分级富氧、无焰富氧等新型低NOx富氧燃烧系统,开展酸性气体共压缩工艺研发,进行全厂系统耦合优化,研发新一代富氧燃烧技术等方法,有望进一步提高富氧燃烧技术经济性,促进大规模示范及应用。

各向同性湍流内颗粒碰撞率的直接模拟研究

对Reλ约为51均匀各向同性湍流内Stk(=τp／Tk)为0-10.0的有限惯性颗粒的碰撞行为进行了直接数值模拟,以研究湍流对有限惯性颗粒碰撞的影响．结果表明,具有一定惯性颗粒的湍流碰撞率完全不同于零惯性的轻颗粒(Stk=0)和可忽略湍流作用的重颗粒(Stk→∞),其变化趋势极其复杂:在Stk为0-1．0之间,颗粒的碰撞率随St的增加而近乎线性地剧烈增长,在Stk≈1．0和3．0(对应的StE=τp／Te≈0．5)附近,颗粒碰撞率出现两个峰值,在Stk>3．0以后,颗粒的碰撞率随惯性增大而逐渐趋向于重颗粒极限;在峰值处,有限惯性颗粒的平均碰撞率的峰值较轻颗粒增强了30倍左右．为进一步分析湍流作用下颗粒碰撞率的影响因素,分别使用可能发生碰撞的颗粒对的径向分布函数和径向相对速度来量化颗粒的局部富集效应和湍流掺混效应,表明Stk≈1．0时局部富集效应最为强烈,使得颗粒的碰撞率出现第1个峰值;湍流掺混效应则随着颗粒Stk的增大而渐近增大;局部富集和湍流掺混联合作用的结果,使得颗粒碰撞率在Stk≈3．0附近出现另一个峰值．

用PIV数据估算槽道内湍流动能耗散率

湍能耗散率的准确获取对工程实际问题和湍流的理论研究都有着重要的意义 .但由于湍能耗散率定义的固有复杂性 ,其测量一直都是一项有相当难度并具有挑战性的工作 .运用PIV对水平槽道内湍流流动进行了测量 ,详细介绍了运用大涡模拟中亚网格 (SGS)应力模型估算湍流耗散率的大涡PIV方法 ,分析了运用该方法估算湍流耗散率的优势 .将各种不同方法所得到的结果与DNS结果进行了比较 ,发现运用修正的Smagorinsky模型所得结果与其符合最好 .

O_2/CO_2条件下煤粉燃烧火焰特性的实验研究

本文利用平面火焰曳带流反应系统,对O_2/CO_2气氛下的煤粉火焰进行了实验研究。以期通过此实验研究,对后期的实验室规模的实验研究起到指导作用。结果表明:O_2/CO_2气氛下CO_2的存在、氧分压的大小以及煤中的水分含量均对煤粉火焰有较大影响。

颗粒碰撞的直接模拟算法

为研究细微颗粒间平均碰撞率,构建了直接模拟三维空间内颗粒碰撞的数值方法.对剪切流内夹带的无惯性颗粒和自由运动颗粒的碰撞过程分别进行了数值模拟,得到的颗粒平均碰撞率的模拟值与理论值的相对误差小于1%.在碰撞颗粒对的搜索过程中,引入网络排除法等优化措施,使计算量降低两个量级以上,而不增大相对误差.采用不同的Δt模拟同一颗粒群的运动,发现较小的时间步长可以避免因为截断误差增大的相对误差.在不遗失颗粒碰撞的条件下,较密的计算网格可明显减少计算量.