多喷嘴对置式水煤气化炉内颗粒挥发分火焰可视化分析

通过对多喷嘴对置式的水煤浆气化炉进行研究,利用可视化技术对气炉喷嘴的颗粒挥发分燃烧的过程进行监视并记录,分析气化环境下<300μm颗粒在挥发分火焰的尾迹形态,并对变化的过程加以深入的分析,最终结果显示;当颗粒经过挥发分后,火焰呈现为非典型的包络型火焰,并且挥发分后的尾迹形态受到两方面的影响,分别是颗粒脱挥发分所处阶段,以及颗粒相对气流运动状态,而且时间发生变化也会促进其不断的变化;当颗粒处于气流床气化还原性气氛时则会增加燃烧的时长。

挥发分火焰对碳粒燃烧的影响

建立了球坐标系下传热、传质、化学反应全耦合的煤粉燃烧数值模拟程序．通过煤粉与事先脱除挥发分的焦炭的对比实验及数值模拟,研究了挥发分火焰对碳粒表面一次产物CO火焰的点燃及碳粒燃烧的影响．傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)测温实验及煤粉燃烧动态过程的数值模拟结果不仅进一步验证了碳粒着火初期CO火焰所引起的颗粒高温现象,而且给出了挥发分引燃表面反应一次产物CO的直接证据．由于挥发分火焰的引燃作用,碳粒可以在较其非均相着火温度为低的温度下被点燃,阐明了Juntgen提出的联合着火方式的物理本质．

煤粉挥发分火焰行为的理论分析与简化模拟方法

考虑热解的扩展连续膜模型,可以详细预报煤粉挥发分析出、焦碳燃烧的全过程。模型以CH_4燃烧的反应动力学特性,近似地描述了挥发分火焰。提出新的简化模拟方法—均相着火后挥发分燃烧的移动火焰锋面(MFFVC)模型,弥补了挥发分现有计算方法中未考虑颗粒边界层内挥发分均相着火及燃烧的不足。与挥发分现有计算方法、扩散控制的挥发分燃烧(DLVC)模型相比,MFFVC模型预报与考虑热解的扩展连续膜模型符合较好。

掺烧氨燃料对煤挥发分火焰特性及颗粒物生成的影响

掺烧“零碳、富氢、高氮”的氨气(NH3)燃料是实现燃煤电站CO_(2)减排的重要技术路径。为探究氨燃料的引入对煤燃烧及污染物生成行为的影响,基于McKenna平面火焰燃烧系统开展了煤掺氨燃烧实验,结合可见光相机、烟气分析仪及热泳探针取样分析系统,探究了掺烧氨燃料对煤挥发分火焰形态与温度特征、气态污染物及碳烟等细颗粒物生成的影响。研究结果表明:氨燃料先于煤着火,并加热促进煤热解及挥发分的生成与释放,促使挥发分着火燃烧,导致挥发分火焰长度和温度增加。掺烧的NH3在挥发分火焰中部分转化为NO,导致火焰中NO浓度显著升高。掺烧NH3提升了气相燃料当量比,促进了挥发分向碳烟的转化,促使碳烟颗粒生成量增加。

多喷嘴对置式气化炉内颗粒挥发分火焰可视化研究

基于实验室规模多喷嘴对置式水煤浆气化炉及其可视化装置,研究了气化炉喷嘴平面非射流区颗粒挥发分燃烧过程。结合图像处理技术,在气化条件下对粒径小于300μm颗粒挥发分火焰尾迹形态及变化过程进行分析。研究结果表明,颗粒挥发分火焰非典型包络型火焰,而是形成挥发分火焰尾迹。颗粒挥发分尾迹形态受颗粒脱挥发分所处阶段和颗粒相对于气流的运动状态的影响,随时间不断变化。颗粒挥发分最大火焰尺寸随颗粒粒径增加而增加。气流床气化还原性气氛条件下颗粒挥发分燃烧时间较颗粒在富氧气氛中燃烧时间显著增加。