带伴流的合成气微混火焰特性研究

选用等体积比的CO和H_(2)合成气为燃料,研究伴流微混单喷嘴的火焰结构。在Fluent平台上,采用稳态不可压的N-S方程进行求解,探究不同出口流速和当量比对微混单喷嘴火焰结构的影响。结果表明:OH的分布与高温区域基本重合,且化学反应释热率与OH高浓度区域相一致。随当量比增加,空气侧流速降低,火焰前缘逐渐相连,最终火焰附着在喷嘴出口;喷嘴出口流速的增加则强化了射流夹带作用,使其携带环境中的HO_(2)和O_(2),迅速将H氧化为OH,从而收缩反应区域厚度;伴流作用促进CO氧化生成HCO的过程,降低主燃火焰向环境散热。

碱及碱土金属对准东煤热解特性及动力学影响分析

利用程序升温热重(TG)技术对准东原煤(R-form)和酸洗煤(H-form)样品的热解过程进行了研究,同时,采用分布活化能模型(DAEM)法对两者的热解动力学参数进行了计算。结果表明,准东煤在热解过程中保持了丰富的孔隙结构;碱及碱土金属(AAEM)的存在不会对准东煤大分子网络结构造成显著影响,但会提高准东煤的平衡水分含量及二次脱气阶段挥发分释放速率,降低其主热解阶段挥发分释放速率及热解最终失重率;DAEM法可以在较宽的温度范围内对准东煤的热解过程进行准确的描述,R-form和H-form煤样品的热解活化能均随转化率的增大而升高;相同转化率下R-form煤样品的活化能高于H-form,前者活化能分布函数的最大值出现在261.85kJ/mol处,而后者出现在264.51kJ/mol处;AAEM的存在使准东煤的热解活化能升高且分布更加集中,使其热解反应活性降低;准东煤热解的频率因子与活化能之间呈现明显的动力学补偿效应。

水平管道细粉高浓度分层流动阻力特性的试验研究

高浓度粉体输送由于人们对其优越性认识的深入而得到了广泛的研究。水平管内分层流动是高浓度粉体输送流型中最重要的形式 ,研究其阻力特性有着重要的意义。本文通过对近 5 0年来在这一领域内工作的回顾 ,分析了不同学者所获得的经验公式的利弊。在一高浓度气力输送试验台上的试验 ,获得了水平管道细粉高浓度分层流动的阻力公式 ,误差分析认为 ,该公式能够满足一般工程设计要求。

CO对碱金属凝结特性影响的试验研究

整体煤气化联合循环(integrated gasification combinedcycle,IGCC)发电技术是洁净煤发电新技术的发展方向之一,但煤气化释放出的碱金属蒸气易在对流废锅中形成污垢,而且会引起燃气轮机叶片的高温腐蚀。该文建立了IGCC系统高温合成气中碱金属凝结特性研究试验台,进行IGCC合成气的碱金属凝结特性试验,研究合成气成分、碱金属盐种类对碱金属蒸气凝结特性的影响,得出以下结论:在还原性气氛下碱金属蒸气的凝结温度在620～720℃之间;水蒸气对碱金属蒸气的凝结温度影响不大;随着CO浓度的增加,碱金属蒸气的凝结温度降低;相同的CO浓度下,当Na+、K+的浓度比较小,碱金属盐为氯盐和硫酸盐时的凝结温度要比碱金属盐仅为氯盐时低。

基于Aspen Plus对Selexol分离CO_2流程的分析

整体煤气化联合循环发电系统可采取燃烧前捕集CO2的方法,处理的合成气量少,能耗低,且能够实现CO2的近零排放,在CO2脱除方面具有很大的优势。文中基于Aspen Plus对CO2/H2S联合脱除和分别脱除流程建立了模型,对2流程的能耗、CO2及H2S的脱除效率以及Selexol溶液的再生性能进行了分析。得出:在出口CO2纯度相同的情况下,CO2/H2S联合脱除流程的能耗仅占CO2/H2S分别脱除的21%左右,CO2脱除效率高于分别脱除流程,2流程Selexol溶液的再生性能相差不大,且H2S脱除效率也可达到95%以上,因此CO2/H2S联合脱除流程更经济。

煤粉再燃对600MW锅炉NO_x排放的影响

在国内某台燃用褐煤的600 MW机组锅炉上进行了煤粉再燃技术示范并进行了工业试验。机组在600MW负荷下运行时,NO_x排放可控制在274mg/m^3(烟气中氧量折算到6%,下同)的水平,比改造前下降了65.36%,同时燃烧效率没有降低.进行了常规通风、空气分级和煤粉再燃三个工况下的试验,结果表明,煤粉再燃对NO_x的控制效果最好,其次为空气分级。再燃煤粉比例对NO_x排放也有明显的影响,在试验条件下,随着再燃燃料比例的增加,NO_x排放呈降低趋势。

粉体水平管道分层流动速度分布的PDA研究

研究了气固两相分层流动在水平管道中的速度分布规律 ,进一步认识分层流动的两相作用机理 ,掌握分层流动的规律 .在一个采用流化罐给粉的气力输送试验台上 ,以平均粒径 35 .6 μm的玻璃微珠为试验物料 ,应用二维PDA系统 ,对水平方管内气固两相分层流动的速度分布进行了测量 ,并对试验数据进行了分析 .研究表明 ,在输送质量比不高于 2 0kg·kg-1(固 /气 )的输送条件下 ,PDA测量是可行的 ,分层流动的两相流场表现为湍流的特性 .随着输送浓度的提高 ,颗粒相对输送过程的影响越来越显著 ,脉动行为更加强烈 .

热解酸洗煤焦结构特性以及与其反应性关系研究

酸洗过程可消除煤中具有显著催化作用的碱及碱土金属组分对热解煤焦的影响,从而能够单一解析热解后煤焦结构特性以及与其反应性之间的内在关系。以瞬间给料方式将酸洗煤样喷入流化床反应器内,制备不同热解温度下的酸洗煤焦样品。采用S,D,A1,A2,G和G*6个特征峰的拉曼光谱拟合方法表征煤焦结构特性。结果表明:以I(D)/I(S+D+A1+A2)特征峰比率表征的煤焦微晶结构比重随热解温度逐渐升高,以I(A1+A2)/I(D)表征的小环与大环芳香结构比重随热解温度逐渐降低,说明大小环芳香结构之间转化是煤焦不定形结构向晶体结构转化的主要过程。800℃以上热解温度下煤焦反应性随转化率分布相比600℃和700℃低温热解煤焦反应性分布更加集中,说明不同热解温度下主导煤焦反应性的结构特征不同。煤焦拉曼结构与其反应性之间的相关性表明I(D)/I(S+D+A1+A2)酸洗煤焦结构特征能够较好地关联煤焦反应性。

准东煤气化过程的热力学分析

采用Aspen Plus软件对我国准东煤合成气生产系统进行模拟,研究气化炉的主要操作参数(即n(O)∶n(C)和气化剂中水蒸气比例)对气化结果(合成气温度、合成气产出率、冷煤气效率和效率)的影响;比较了相同气化条件下准东煤与烟煤经济性的差异;对粗合成气显热回收对经济性的影响进行了讨论.结果表明,准东煤的气化经济性比烟煤的高,而综合效率却相反;当气化剂中水蒸气含量高时,加热气化剂回收显热比激冷回收要好.

临界状态下弯管段浓相气力输送的两相速度分布

以气固两相流动实验中常用的玻璃微珠为输送物料 ,利用二维DualPDA系统 ,测量弯头半径为 60 0mm、输送管道水力直径为 2 5mm的方型截面弯管段内的气固两相的速度 ,获得了临界输送状态下

快速热解褐煤焦的比表面积及孔隙结构

利用热力工况与实际煤粉锅炉相似的管式沉降炉,获得快速热解条件下不同粒度、不同热解时间的煤焦试样,采用美国Micromeritics公司ASAP2020自动吸附仪测定低温氮吸附等温线,不同粒度及不同热解时间的煤焦其吸附等温线都是带回线的Ⅱ型吸附等温线,说明其具有较连续的完整的孔系统,孔径范围小至分子级孔,大至无上限孔(相对而言).各煤焦试样的比表面积及孔径分布具有相似的特点,分布曲线起始部分上翘,在孔直径3～4nm内出现峰值.试验条件下,随着热解时间的增加,煤焦的比表面积和孔容积减小.在各个相同的热解时间条件下,平均粒度29.61μm煤样的煤焦比表面积和孔容积均大于平均粒度72.79μm煤样的煤焦,表明煤粉粒度的减小对其热解后煤焦的孔隙结构有重要影响.

快速热解褐煤焦的低温氮吸附等温线形态分析

利用热力工况与实际煤粉锅炉相似的管式沉降炉,在快速热解条件下制备了不同粒度及不同热解时间的元宝山褐煤煤焦试样,采用美国Micromeritics公司ASAP2020自动吸附仪测定各煤焦试样的低温氮吸附等温线,对吸附等温线形态的分析表明,不同粒度及不同热解时间的煤焦,其吸附等温线都是典型的Ⅱ型吸附等温线,说明其具有较连续的完整的孔系统,孔径范围是从小至分子级孔(孔径约0.86nm),大至无上限孔(相对而言).由吸附回线分析,各煤焦试样的孔隙可能是由大量一端封闭的盲孔(一端封闭的圆形孔、一端封闭的平行板状孔、一端封闭的楔形孔或一端封闭的锥形孔)以及部分的裂缝形孔组成.

采用超细煤粉再燃技术 降低氮氧化物排放

采用超细煤粉再燃,降低氮氧化物排放的技术是将超细煤粉作为再燃燃料,解决常规粒度煤粉再燃未完全燃烧损失较大、氮氧化物还原率低的问题。该技术符合我国以煤为主的能源结构,初始投资和运行成本较低,是一种很有前途的低氮氧化物排放技术。介绍再燃低氮氧化物技术及其影响因素,提出该技术工程应用需注意的问题。

煤粉粒度对元宝山褐煤燃烧特性的影响

为了给实际工程应用中煤粉粒度的确定提供参考,采用热重分析的方法,研究煤粉粒度对元宝山褐煤燃烧特性的影响.对燃烧热重曲线特征参数分析表明,粒度减小,煤粉着火提前、燃尽时间缩短;粒度减小,可燃指数C和综合燃烧指数S增加,表明煤粉燃烧性能得到改善;用Coats-Redfern方法求解燃烧反应的动力学参数,燃烧反应动力学分析表明,元宝山褐煤的热天平燃烧反应为一级反应;在最大燃烧速度对应温度前后燃烧过程分成两个阶段;粒度减小,各段燃烧反应的表观活化能和质量平均表观活化能均降低.减小煤粉粒度对改善煤粉燃烧性能是有利的.

煤热解动力学分布活化能模型适用性分析

以三种不同升温速率下准东原煤样品的热解失重数据为研究对象,应用分布活化能模型(DAEM)法进行动力学计算,分析了此种方法在煤热解整体动力学研究中的适用性.结果表明,由于升温速率对热解过程的影响以及反应机理的转变,DAEM法对煤热解二次脱气阶段失重数据的适用性较差;失水脱气及二次脱气阶段失重的取舍对各转化率所对应的活化能值具有不同的影响,而对活化能分布函数则影响不大;在几乎整个热解过程中,频率因子和活化能之间均呈现明显的动力学补偿效应,且其具体表现形式仅取决于煤种,而与所选取的温度计算范围关系不大.

燃料预混特性对燃烧室燃烧特性的影响

为了获得燃烧室燃料预混特性和燃烧特性之间的变化规律,通过分析不同燃料分级方案对燃料预混特性的影响,对燃烧室在不同燃料预混特征数下的燃烧特性进行了实验研究。研究表明:在不同值班燃料比条件下,燃料预混特性变化对NOx生成量的影响趋势不同;在值班燃料比为30%和20%条件下,主燃料管的燃料喷射速度能够加强燃料预混均匀性;在值班燃料比为10%和5%条件下,主燃料管的燃料量越低,燃料预混均匀性越好;燃料预混特性变化对燃烧室出口平均温度、出口温度分布系数和总压恢复系数没有影响。

整体煤气化联合循环系统中废热锅炉特性研究

废热锅炉包括辐射废热锅炉(radiant syngas cooler,RSC)和对流废热锅炉(convective syngas cooler,CSC),它是整体煤气化联合循环(integrated gasification combined Cycle,IGCC)系统中的高温冷却单元,可回收气化炉出口粗合成气热能,以提高系统的效率,所以研究IGCC系统中废热锅炉的特性是很有意义的。该文利用ThermoFlex软件建立200MW级IGCC系统模型,从系统效率角度出发,首先研究对流废热锅炉出口合成气温度对IGCC系统性能的影响,然后研究废热锅炉产生不同蒸汽参数对IGCC系统性能的影响。结果表明:随着对流废热锅炉出口合成气温度的提高,系统的发电功率和效率下降;废热锅炉产生过热蒸汽的系统效率优于产生饱和蒸汽的系统效率,废热锅炉产生高压蒸汽的系统效率优于产生中压蒸汽的系统效率;综合考虑造价及其系统效率的影响,推荐最佳的蒸汽参数方案为辐射废热锅炉和对流废热锅炉均产生高压饱和蒸汽的系统。

燃气轮机富氢燃料预混燃烧实验研究

实现带有CO_2捕集的IGCC,需要研发燃气轮机富氢燃料燃烧室技术。基于阵列驻涡燃料-空气预混的概念,设计了燃气轮机富氢燃料燃烧室的阵列驻涡预混喷嘴,利用模型燃烧室实验研究了该喷嘴在燃烧多种富氢燃料工况下的性能。结果表明,阵列驻涡预混喷嘴在F级燃气轮机工况下燃烧富氢燃料,能够实现安全稳定低噪声工作,多数工况下NO_x排放降低到50 mg/m^3(@15%O_2)以下,展现出在燃气轮机富氢燃料燃烧室中的应用潜力,值得进一步研究。

再燃风射流穿透性能的粒子动态分析试验研究

在主燃区过量空气系数α=0.9,针对不同的二次风摆角和停运不同的一次风,利用PDA测试系统对冷态模化的炉膛再燃区域气固两相流场的速度和粒子粒径进行了6种工况的测量,研究了不同工况下再燃喷口射流在炉膛中的穿透性能。试验表明增大二次风的摆角使得再燃射流在炉膛中的穿透性能明显减弱,停用不同一次风对再燃风的射流的影响相对较小,速度衰减规律与之相反。各工况在xy、zx平面气流混和特性基本一致,气流法向yz平面气流混和特性差异较大。

准东煤热解动力学单一扫描速率法应用局限性

为提高单一扫描速率法在煤热解领域的实际应用有效性,以3种不同升温速率下准东原煤样品的热解失重数据为研究对象,应用单一扫描速率法进行动力学计算,分析分段观点和失水脱气阶段失重对计算结果的影响,探讨能否得到准确且唯一的动力学3因子以及动力学3因子是否具有明确的理论意义等几个问题.结果表明:在分段方面的不同观点对高匹配度模式函数的类别及Arrhenius参数均具有显著影响,连续转化率观点下得到的表观活化能E明显低于独立转化率观点下的;当采用连续转化率观点时,排除失水脱气阶段的失重不仅影响其他阶段的区间划分,还将使E值降低;结合积分和微分法,在3个不同升温速率下分别匹配这两种方法,也不能获得准确且唯一的动力学3因子,因此动力学3因子的理论意义是有限的;失重数据的预处理方法和模式函数的选择,对于动力学参数的评价和交流是十分必要的,以动力学3因子解释热解机理时要十分谨慎.