湍流热环境中毫米级木质生物质颗粒燃烧特性

燃煤机组耦合生物质甚至全燃生物质是高效低成本降碳的可行技术。生物质燃料破碎能耗高导致入炉粒径相对较大,部分大粒径颗粒在炉内高温湍流环境中的燃尽问题值得重视。采用四风扇对冲高温湍流实验装置,构造近均匀各向同性湍流流场。以两种粒径的木质生物质颗粒(d_(p,0)=2.5、6.0 mm)为研究对象,通过改变炉温(T_(gas)=500、700、900℃)和湍流脉动速度(u_(rms)=0~1.8 m/s),研究湍流脉动速度urms对毫米级生物质颗粒燃烧特性的影响。试验通过颗粒表面-中心温度测量系统记录了颗粒温度,通过彩色图像测量系统捕捉燃烧全过程,确定不同工况下生物质颗粒的燃烧时间、着火模式、火焰形态及粒径变化。结果表明,生物质颗粒通常倾向于发生均相着火,仅在T_(gas)=500℃时增大u_(rms)使着火模式由均相着火转变为异相着火。u_(rms)增至1.8 m/s,着火前颗粒升温速率提高了近30%,挥发分燃烧阶段颗粒表面温度升高约300℃。u_(rms)增加引起挥发分火焰锋面褶皱变形,均相燃烧强度增加,tvol略微缩短;生物质焦炭的孔隙发展更加迅速,大量氧气扩散进颗粒内发生反应,使焦炭燃尽时间大幅缩短40%以上,焦炭燃烧温度亦随之增加。颗粒湍流雷诺数Re_(p,t)越大,受湍流脉动影响越显著。升高炉温,增大u_(rms)对颗粒温度的影响将减弱,对缩短燃烧时间的影响越强烈。

基于热分析动力学的烧结用焦炭颗粒燃烧数值模拟

基于烟气循环烧结中氧体积分数降低抑制了燃料燃烧,焦炭细化可显著改善整体燃烧效率,是烧结工艺极具潜力的节能增产措施,采用缩核模型,模拟贫氧率和粒度对焦炭颗粒燃烧特性的影响。焦炭的着火温度ti、不完全燃烧系数κ、燃烧反应焓ΔH等燃烧特性参数采用热重实验确定,焦炭燃烧的本征活化能E和指前因子A通过Flynn-Wall-Ozawa（FWO）法计算。研究结果表明：空气气氛中,焦炭颗粒的ti约为550℃,κ为1.128～1.333,对应的ΔH则为28.810～31.640 MJ/kg,E约为137.156 k J/mol;ti基本上不随实验条件变化,κ随着氧体积分数的降低显著增大,E则略减小;焦炭颗粒的最高燃烧温度约为1 560 K,燃烧速率随着灰层厚度的增加逐渐降低;当颗粒粒度增大或氧体积分数降低时,燃烧效率显著下降,且前者影响更大;考虑采用烟气循环,当焦炭细化效率达到1.33时,可保证整体燃烧效率不比传统烧结的低。

生物质颗粒燃烧器燃料适应性试验

为深入研究生物质颗粒燃料的燃烧特性，探讨自动燃烧器的燃料适应性，该文基于PB-20型生物质颗粒燃烧器，选择了5种灰分小于25%（空气干燥基）的颗粒燃料，分别研究了燃烧工况中进料量和空气量对燃烧性能的影响。试验结果表明灰分含量大于20%的颗粒燃料燃烧不充分，工况不稳定，效率低，结渣大，易熄火，不适用于此类生物质颗粒燃烧器；灰分含量为12.40%的颗粒燃料推荐参数为进料量4 kg/h，风机转速2600～2800 r/min，清渣速度为3 r/min，转5 s/停35 s；灰分在7.21%的颗粒燃料推荐控制参数为进料量3～4 kg/h，风机转速2600～2800 r/min，清渣速度相对应为3 r/min，转5 s/停60～55 s；灰分值低于1%的颗粒燃料均以进料量3～4 kg/h，风机转速2600～2800 r/min，不需清渣为推荐参数。该研究总结了生物质颗粒燃烧器的燃料适用控制参数，为燃烧器的推广应用提供了数据支持。

基于ARM处理器的生物质颗粒燃烧器控制系统设计

生物质颗粒物燃烧器工况参数的合理选择与控制对烟气污染物的超低排放具有重要意义。本文设计了一套基于ARM Cortex-M3处理器的生物质颗粒燃烧器控制系统。为实现对燃烧器锅炉温度的精确控制,本文给出相应的专家PI控制算法。运行结果表明,该控制系统能够取得良好的控制效果。

一种新的模拟固体火箭发动机射流铝颗粒燃烧的方法

在总结以往火箭射流数值模拟的基础上,采用多组分有限速率化学反应模型模拟气体在喷管后的复燃,并引入拉格朗日颗粒轨道模型来模拟由Al和Al_2O_3组成的混合颗粒。通过快速欧拉模型得到Al_2O_3烟尘的速度场,然后通过质量、动量、能量源项将气体相、颗粒相和烟尘相三者联立耦合计算来模拟铝颗粒的燃烧和燃烧产生的烟尘颗粒对整个射流结构的影响,为以后更准确地计算射流红外辐射特性提供了理论工具。

小型锅炉用木质颗粒燃烧器的设计与研究

为治理城市环境污染,国家禁止城市的小型锅炉燃烧原煤,但取而代之的燃油、燃气锅炉其使用成本却相对较高。随着生物质颗粒能源的发展,产能的迅速提升,用于小型锅炉的木质颗粒燃烧器的研究受到重视。木质颗粒燃烧器的使用既能减少污染,又能降低成本。本文针对小型锅炉用木质颗粒燃烧器的结构进行研究和设计。实践证明,该结构能有效防止燃烧器燃烧过程中易结渣和燃烧效率低的弊病。

茶叶烘干机与生物质颗粒燃烧机的匹配性研究

茶叶烘干机的热源是喷流式金属热风炉提供的热风,传统的热风炉以煤为燃料,存在污染且热效率低,研发一款以生物质颗粒为燃料的颗粒燃烧机以匹配金属热风炉使用,并对热风炉进行节能改造,目的是为了提高热效率并实现茶叶生产的清洁化生产,匹配性试验取得良好的效果,证明了生物质颗粒燃烧机与烘干机匹配的优越性。

煤颗粒燃烧过程中的热解及焦燃烧行为模拟研究

为研究煤颗粒在燃烧过程中的热解与焦燃烧行为,给解耦燃烧装置的设计和优化提供参考,基于煤燃烧过程的不同阶段(干燥阶段、热解阶段、焦燃烧阶段),结合传热传质过程和反应动力学机理,建立了单颗粒煤燃烧模型。利用该模型,分析了煤在燃烧过程中颗粒内部温度、气体组分的演化过程,以及热解阶段和焦燃烧阶段的耦合关系。结果表明,在煤燃烧过程中,靠近颗粒表面处焦的燃烧提高了颗粒内部焦燃烧的初始反应温度,导致颗粒可达到的最高温度出现在颗粒中心处;随着颗粒尺寸的增加,热解时间和总燃烧时间的差值增加,该趋势对于粒径大于4 mm的煤颗粒更加明显,意味着在解耦燃烧实际应用中应选用粒径大于4 mm的煤颗粒。

碳烟颗粒在NOx储存催化剂上的燃烧研究进展

柴油车排放的碳烟颗粒和NOx严重危害环境和健康,开发和应用柴油车排放后处理技术势在必行。总结了尾气后处理技术中碳烟颗粒在NOx储存催化剂上燃烧的技术发展路线以及研究进展,包括几种不同贵金属型和稀土混合氧化物型催化剂,同时归纳了其催化作用机理,并对NOx物种对碳烟燃烧活性影响进行归纳分析,对该技术在实际应用中存在的问题和应用前景进行了讨论。

循环流化床锅炉燃烧粗颗粒无烟煤的工业试验

作者在一台蒸发量 2 0吨 /时的低倍率循环流化床锅炉上进行了燃烧三种不同粒度分布的福建Ⅱ类无烟煤的工业实验 ,得到给煤颗粒平均粒径与悬浮段颗粒浓度、飞灰含炭量、炉膛各段温度 ,以及悬浮段颗粒浓度与温度等关系曲线。热态实验表明 :低倍率循环流化床锅炉更适合燃烧粗颗粒的福建省无烟煤 ,它不仅解决因飞灰量过大造成的环境污染问题 ,而且还提高了锅炉的热效率。

飞灰循环流化床悬浮段颗粒的燃烧模型

在流化床锅炉中,悬浮段不仅可以作为传热区段,而且也有燃烧作用。以往的资料中,对于其燃烧的计算比较粗糙,本文考虑到悬浮段具体情况建立了数学模型,进行了数值计算。实验证明,理论计算与实验结果吻合较好。

CO_(2)气化对单颗粒煤富氧燃烧特性影响实验研究

富氧燃烧技术作为一种实现CO_(2)减排的有效技术路线,是国内外的研究热点。高浓度CO_(2)气氛下,煤的氧燃烧特性与传统的空气燃烧存在极大区别。煤的燃烧在CO_(2)气化和O_(2)氧化的相互竞争中进行,而该竞争机制尚不明确。针对1 273 K的中温燃烧,选用单颗粒煤在竖直管式炉高温燃烧实验台上进行富氧气氛(27%O_(2)/73%CO_(2),体积分数)、O_(2)气氛(27%O_(2)/73%Ar,体积分数)和CO_(2)气氛(73%CO_(2)/27%Ar,体积分数)的燃烧实验并与空气气氛(21%O_(2)/79%N_(2),体积分数)燃烧进行对比,获取反应速率、颗粒表面温度随时间的变化关系。结果表明:中温富氧燃烧时,CO_(2)物理化学作用对单颗粒煤的碳消耗的贡献率为36.2%。中温燃烧时,CO_(2)的加入促进了碳氧燃烧,气化吸热对碳氧燃烧的影响相对较小。

煤粉颗粒群着火和燃烧过程的数值模拟

建立了一维非稳态球形煤粉颗粒团的群燃烧模型.数值模拟煤粉颗粒团的着火和燃烧过程,获得了颗粒团燃烧火焰随时间的变迁.分析了煤粉颗粒团内部参数和外部环境参数对颗粒团着火和燃烧的影响.随着颗粒团内煤粉浓度的增加,颗粒团的均相着火延迟先减小后增加.增加煤粉颗粒尺寸和降低外部温度都会明显延迟均相着火.环境氧气含量的增加会减小着火延迟,同时增加颗粒团的燃烧速率.模拟计算和文献试验结果的变化趋势相吻合.

北京市家用液化石油气燃烧颗粒物致突变活性研究

本文首次采用TA98的缺乏硝基还原酶的衍生菌株TA98NR和TA98/1,8-DNP_6对北京市家用液化石油气燃烧颗粒物进行了致突变活性研究。结果显示,该颗粒物的二氯甲烷提取物对TA98、TA-98NR、TA98/1,8-DNP_6均具有明显的直接和间接致突变作用,但对TA98NR和TA98/1,8DNP_6的直接回变数比其母株TA98分别降低42％和54％。表明该颗粒物中含有直接致突变的硝基多环芳烃,其中硝基芘类特别是二硝基芘类是该颗粒物中主要的直接致突变物质。这些致突变/致癌物的存在,可能与室内污染造成家庭主妇的肺癌高发有关。

液化石油气燃烧颗粒引发自由基的实验研究

液化石油气燃烧颗粒引发自由基的实验研究阎洪涛１刘君卓２孔祥环３卢景芬４刘宏宇４本课题得到国家自然科学基金资助１．承德医学院预防医学教研室（０６７０００）２．北京医科大学环境卫生教研室３．首都医科大学环境卫生教研室４．北京医科大学天然药物与仿生药物国家...

直流电压下植被燃烧颗粒在火焰间隙中的运动分析

近年来山火引起输电线路跳闸事故频发.植被燃烧产生的荷电颗粒畸变电场、产生触发放电是引起间隙放电的关键因素.在正负极性直流电压下,荷电颗粒运动和分布的差异对击穿电压有较大影响.为此,建立简化模型进行温度、流体、电场和颗粒运动的多物理场耦合分析.首先根据典型植被火焰燃烧的放热率,仿真计算温度和流体速度.然后结合流体场和电场,仿真分析不同极性颗粒的受力过程.结果表明,在靠近火焰中部的颗粒受曳力和电场力作用更大,更容易被电极吸附或排斥;荷质比越大,颗粒其受电场力和曳力作用越大.最后分析了不同极性颗粒的运动和分布规律.

颗粒内部和固定床反应耦合过程的生物质燃烧数值模拟

为研究成型颗粒在固定床内燃烧过程,提出了一种单颗粒与固定床结合的模型,将固定床视作由颗粒堆积的反应器,考虑了床层以及颗粒内部气体扩散,考虑生物质颗粒干燥、热解和固定碳燃烧过程。结果表明:模型准确地预测了生物质颗粒燃尽时间和热解过程的温度变化,在1223K条件下颗粒完全燃烧约需要150s,最高温度可达1720K;模型能准确预测固定床的燃烧过程,发现固定床内高温区温度远低于单颗粒燃烧可达到的最高温度,床内生物质颗粒燃尽时间比热空气中单颗粒燃尽时间长34.9%。该模型为深入研究固定床提供了有力工具。

纳米铝单颗粒与颗粒团燃烧的比较分析

基于甲烷/氧气/氮气平面扩散火焰高温燃烧实验平台,从实验和理论分析两方面比较了纳米铝单颗粒和大颗粒团在燃烧特性和反应机理上的差异.实验中高分散、近似单颗粒的铝火焰呈现微弱的黄红色,而颗粒团在相同环境下呈现亮白色火焰,说明燃烧时前者颗粒温度要低于后者.并且相同环境下颗粒团的着火延时比单颗粒要长.从理论上对比了单颗粒和颗粒团的反应控速步,发现单颗粒主要受表面非均相反应控制,但颗粒团由于巨大的内表面积使得气相扩散成为可能的控速因素.颗粒团内近似绝热的环境使得颗粒升温加快,从而能产生更大的内应力来加速反应或促使颗粒团破碎,使得颗粒团能在低于铝熔点温度的环境下实现着火.最后,根据已有研究及分析,提出了纳米铝单颗粒和颗粒团在燃烧过程中的结构演变历程.

结合火焰辐射与互相关法的燃烧颗粒速度测量方法研究

针对高温燃烧颗粒运动速度在线测量难题,提出了结合火焰辐射与互相关法的燃烧颗粒速度测量方法,并设计了相应的测量装置对平面火焰炉实验系统中燃烧煤粉颗粒速度进行了测量,布置了上下游2个相距6mm的火焰辐射光强测点,通过对该2测点辐射光强进行互相关分析计算得到燃烧颗粒运动速度,实验获得了变工况下燃烧颗粒运动速度的变化情况,同时将其与数值模拟结果对比,相对偏差不超过10%,验证了该方法可为诸如锅炉煤粉燃烧、固体火箭发动机推进剂燃烧等恶劣环境下燃烧颗粒速度测量提供一种简单、有效的测量方法。

燃烧源与沙尘颗粒物中铁的同位素组成

铁是生命必需的微量营养元素之一,可有效促进海洋的初级生产力.大气沉降被认为是开阔海域生物有效铁最主要的来源,而燃烧源与沙尘颗粒物对其贡献的大小,目前还并不清楚.铁同位素技术的发展为大气及海洋环境中铁元素溯源提供了新的技术路径.由于其在大气及海洋环境领域的应用还十分有限,目前对不同来源颗粒物的铁同位素组成的认知也比较有限.本研究选取1种中国煤飞灰、2种美国煤飞灰、1种欧洲城市废物飞灰及3种不同地区沙尘颗粒物(美国亚利桑那沙尘、中国洛川黄土与中国新疆沙尘)为研究对象,测定了不同燃烧源与沙尘颗粒物中铁元素含量及同位素组成.结果表明,煤飞灰颗粒物中铁元素含量明显高于城市废物飞灰与沙尘颗粒物,最高可达10%左右,而后两者中铁元素含量相当,在2%—4%之间.燃烧源颗粒物的δ56Fe值范围为0.05‰—0.75‰,而沙尘颗粒物的δ56Fe值范围为-0.05‰—0.21‰;燃烧源颗粒物的铁同位素组成相比于沙尘颗粒物偏重,这主要与燃料本身以及飞灰颗粒物性质有关.