高温低氧燃烧条件下氮氧化物的生成特性

高温低氧燃烧原理是高温空气燃烧技术赖以发展的基础 ,使得高温燃烧条件下的氮氧化物的生成与排放受到大大抑制。为了掌握这种非常规燃烧现象及污染物生成的基本规律 ,采用扩散燃烧模型、热力 NO生成模拟与湍流 N - S方程 ,数值研究了燃烧空间中空气氧浓度对燃烧特性和氮氧化物排放浓度的影响 ,再现了高温与低氧两种条件相结合 ,形成的稳定的低氮氧化物排放的燃烧特性。计算结果与实验数据吻合 ,为发展高温空气燃烧技术提供了理论基础。

颗粒相流动边界条件对其浓度分布的影响机制

运用描述颗粒相内部作用力的离散介质动力理论和“双流体”欧拉方法对循环流化床中 的稠密气固两相流动进行了数值模拟，并专门研究了颗粒边界条件对其在近壁区浓度分布的影 响，探讨了产生畸变的机制；比较和检验了相关的理论模型．研究表明，近壁区颗粒轴向速度 梯度大小；和在那里局部加密的计算网格，对颗粒浓度的径向分布有强烈的影响，导致浓度分 布畸变的原因是不合理的边界条件过高估计了当地颗粒的脉动强度．提出选择边界条件的原则 是允许颗粒在壁面上有一定程度的滑移．

蒸汽活化改善中温烟气脱硫的机理

用蒸汽处理用于中温烟气脱硫的失去反应活性的脱硫剂可以显著提高钙利用率和脱硫效率。为了探明蒸汽活化机理,借助于成分分析和表观形貌检测,分析了蒸汽处理后的脱硫剂理化特性的变化,用CaO迁移的新观点揭示了中温蒸汽活化提高脱硫剂固硫能力的机理。经过蒸汽活化后,乏脱硫剂颗粒除了发生破碎外,其内部未反应的CaO会与蒸汽水合成Ca(OH)2,继而在体积膨胀作用下迁移到颗粒表面,并在分解温度以上还原和与SO2发生反应。迁移过程还改变了颗粒表层的孔隙结构,改善了SO2与CaO扩 散、接触和反应。

高温空气燃烧技术的国际发展动态

2001年在意大利罗马召开的第四届高温空气燃烧与气化国际会议是对这项技术10多年的研究与应用的一个总的展示和检阅。综合论述了最新的国际发展动态,了解这方面的情况对于发展我国的燃烧技术和理论及其工程应用具有重要的意义。

大型流态化多相流数值模拟的关键科学问题——曳力模型的理论分析

描述相间相互作用的曳力模型是决定流态化模拟成败的关键科学问题,核心是如何表征稠密非均匀流动中曳力的一般规律.首先综述了现有曳力模型的发展现状和优缺点,然后讨论了流态化系统能量分析方法(energy minimization multiscale method,EMMS),以及在此基础上建立的曳力模型及其发展历程,重点分析了EMMS理论在代表非均匀流动特征的颗粒团尺寸、内部固含率等关键参数上的缺陷、文中的修正方法和实验检验结果.最后,讨论了曳力模型的发展方向即普适性问题.

燃烧室出口温度分布偏差的机理

为找出R0110重型燃气轮机干式低污染(DLN)燃烧室实测的出口温度分布偏离设计曲线的原因,以燃烧室掺混过渡段为几何模型,数值研究了来流高温燃气的温度和速度分布、掺混射流特性等因素对出口温度分布的影响.发现逆流式燃烧室设计使二次流道中的流动非常不均匀,导致上下对称开设的掺混孔的射流流量产生很大差异,这个差异是决定最高温度点径向位置的主要因素;掺混射流方向亦发生显著偏转,对温度分布形态有关键性影响;实测的叶根、叶尖温度畸变的原因是试验装置出口存在漏气.

温度对脱硫剂钙利用率和蒸汽活化效果的影响

在中温烟气脱硫过程中,蒸汽活化对于提高脱硫剂的钙利用率和脱硫效率起到了显著的作用。为了确定温度对于蒸汽活化效果的影响,研究了200～800℃的蒸汽温度范围内钙利用率的变化,给出了合适的蒸汽活化温度。进而分别在400、600、800℃条件下研究了脱硫反应温度与蒸汽活化温度的关系,提出了中温循环流化床烟气脱硫的适用温度范围。

炼油广加热炉燃烧器冷态特性的试验研究装置

本文介绍加热炉燃烧器冷态特性的试验研究装置。它能详细测定燃烧器内部流场及燃料浓度场,从内部揭示燃烧器的工作特性。用该装置实际测试的结果,已清楚地反映出现有燃烧器存在的某些问题。

粉煤灰-石灰中温烟气脱硫和蒸汽活化的机理

实验研究了粉煤灰 -石灰吸收剂经 1 50℃和 40 0~ 80 0℃蒸汽处理后 ,其固硫能力的改善程度 ,并借助扫描电镜、X射线衍射分析技术对蒸汽活化机理进行分析 .粉煤灰 -石灰的一次硫化样品经 1 50℃蒸汽处理后 ,Ca O转化为 Ca( OH) 2 ,石灰颗粒发生破碎 ,粉煤灰颗粒表面粘附了大量的含钙微粒 ,从而大大增加了吸收剂的有效反应表面积 ,在 40 0~ 80 0℃的脱硫反应温度下使其转化率比未处理吸收剂的转化率提高了 0 .8~ 1 .5倍 . 1 50℃蒸汽处理方式比 40 0~ 80 0℃蒸汽处理方式的效果好 .

R0110重型燃气轮机燃烧室污染排放性能研究

我国研发的R0110重型燃气轮机采用干式低污染燃烧室设计。燃烧室具有2种工作模式,为检验其排放性能,在低压模拟条件下针对模式I进行了单管试验。结果表明,在整个负荷范围内,NOx排放均远远超标;CO在负荷≥0.7后均满足设计要求;当参照GE公司DLN燃烧室的设计特点降低值班燃料比例后,NOx反而增加。分析认为,NOx超标的原因主要是预混燃料比例偏低,预混均匀性相对不足,燃烧区过量空气系数的设计不合理,致使燃烧温度偏高。值班燃料的负面影响是由于原始设计使局部形成了富燃料燃烧的状态。针对以上问题,提出了进一步改善燃烧室的污染排放特性的措施建议。

氧化铁促进石灰中温烟气脱硫的机理性研究

本文运用热重分析仪和扫描电镜（ＳＥＭ）对石灰与氧化铁混合物进行了测定，分析了在２００～７００℃的中温范围内氧化铁对石灰脱硫过程的促进作用．研究表明；在石灰中掺入一定比例的氧化铁可以显著捉高钙利用率，而且存在最佳氧化铁配比．其作用机理是氧化铁对石灰脱硫不仅具有一定的催化作用，同时还作为活性中心 改变了脱硫产物的形成规律和气体扩散等特性．

干式低NO_x燃气轮机燃烧室的燃料/空气预混均匀性问题分析

干式低NOx(dry low NOx,DLN)燃烧技术的关键是在控制燃烧室主燃区总燃料/空气当量比的前提下,实现燃料/空气的均匀预混。国际上先进DLN燃烧室的研发都在预混均匀性问题上花费了很大精力,而我国对此问题的重视程度还不够。因此该文通过总结典型DLN燃烧室燃料/空气的预混方式,归纳出了在燃烧室中实现均匀预混的基本原则和方法。如气体燃料供应要采用将燃料导管伸入空气流道中,并通过小孔提供较多燃料喷射点的方式。燃料导管的位置一般视空气旋流器的位置而定,并应留有足够长的预混段。燃料应按与空气流动垂直的方向喷射,并要有较高的射流动量和适当的穿透深度。进而以此为依据分析了我国首台自主研发的重型燃气轮机R0110的DLN燃烧室在燃料/空气预混均匀性方面存在的问题并指出了改进的方向。

预热温度影响甲烷高温空气燃烧特性的数值分析

为了深入认识近年发展起来的一种新型燃烧技术－高温空气燃烧的机理和超低氮氧化物排放特性，本文将扩散燃烧模型、热力ＮＯ生成模拟与完全湍流Ｎ－Ｓ方程相结合，数值研究了甲烷高温燃烧的火焰特性、空气预热温度对燃烧特性和ＮＯ排放浓度的影响规律。研究结果与实验数据符合良好，为在我国发展这项技术提供了依据。

蜂巢蓄热体换热性能的实验研究

实验研究了高温空气燃烧系统使用的蜂巢蓄热体热回收率、最佳换向时间、流动阻力等性能参数及其随几何尺寸的变化规律;提出供风效率的概念,表征流经蓄热体的实际供风量与总供风量的差别,并对热回收率进行了修正。本试验为蓄热体应用与设计提供了依据。

一个气固两相流动阻力的新模型

为了解决现有经验气固阻力模型的普适性问题 ,合理描述颗粒团聚现象对气固阻力的严重影响 ,从理论分析入手 ,将传统的CFD方法与系统能量分析方法相结合 ,建立了计及颗粒团聚效应的气固阻力分析模型 .与现有模型相比 ,新模型不仅合理地描述了气固两相相互作用的物理过程 ,而且避免了以往采用经验系数所导致的误差和局限性 .经循环流化床数值模拟的检验证明 ,新模型的计算结果与实验数据吻合 ,从而在稠密气固两相流动的数值模拟中具有相当的优越性 .

中温条件下氧化铁对氧化钙脱硫的活化作用

运用热重分析仪对石灰与氧化铁混合物的固硫效果进行了分析 .发现氧化铁在 2 0 0～ 70 0℃和二氧化硫不发生反应 .石灰的固硫效果随温度的提高而有所改善 :5 0 0℃以下基本不能固硫 ,60 0℃、 70 0℃有一定的硫化效果 .加入氧化铁后 ,石灰固硫特性随温度变化的趋势没有改变 ,但石灰的钙利用率不仅大大提高 ,而且随氧化铁的混合配比单调递增 .氧化铁对石灰中温烟气脱硫反应并没有传统意义上的催化作用 .氧化铁所起的是改变石灰颗粒表层产物生成方式的活化作用 ,使反应生成物不会形成一个致密的外壳 ,而以氧化铁为活性中心进行硫化反应 ,形成了分散的硫酸钙产物堆积 ,改善了硫化过程中的表面孔隙结构 。

烟气中的凝结水对SO_2浓度测量的影响

用SOA 306型红外气体分析仪测量了两种不同SO2浓度的标准气通过一定水容积后SO2浓度及响应时间的变化,讨论了实际烟气中水蒸汽的凝结对浓度测量精度的影响。结果表明,烟气通过一定水体积后,SO2浓度明显降低,响应时间大大延长;实际烟气中的水蒸汽凝结对SO2浓度测量的影响不容忽视,当SO2浓度较低时影响更为严重。只有严格对样气进行脱水预处理,保证采样管路上不发生水蒸汽凝结,才能获得可靠数据。

多相流动的直接数值模拟进展

多相流动的直接数值模拟的讨论就是把流场中颗粒周围计算网格缩小到颗粒尺寸以下进行流动的计算,颗粒的受力不是通过模型计算,而是通过积分表面的黏性力与压力获得.直接模拟方法的出现标志着人们对多相流动的认识从宏观扩展到微观层次.主要介绍了几种先进的直接模拟的方法:基于体适应的非结构化移动网格方法;基于固定网格方法;其它方法.

蜂巢蓄热体传热性能的数值研究

蜂巢蓄热体是高温空气燃烧技术的关键部件．为加速这项新型燃烧技术在我国的国产化进程，本文对蓄热体内的传热过程进行了深入研究．首先，用数值计算的方法得出了蓄热体内的温度和速度分布，模拟了蓄热过程和放热过程的烟气和空气温度的变化情况．此后，进一步研究了气流速度和材料比热对蓄热体性能的影响．

中温烟气脱硫过程中CO_2对脱硫剂钙利用率的影响

本文在３００～６００℃的中温区段，实验研究了ＣＯ２在烟气脱硫过程中与钙基脱硫剂发生碳酸盐还原反应，削弱脱硫效果的规律，发现石灰钙利用率随温度升高呈跳跃式变化，并因碳酸盐反应程度的迅速增加而在５００℃附近出现低谷．由此明确了减小碳酸盐反应效应，提高脱硫剂钙利用率的途径，为进一步发展中温烟气脱硫工艺提供了重要依据。