掺氢比例对金属丝网阻抑掺氢甲烷燃烧火焰传播的影响

为进一步揭示金属丝网阻抑掺氢甲烷燃烧火焰传播特征的规律,通过实验研究了掺氢比例对不同孔隙密度金属丝网阻火过程的影响。结果表明:随着掺氢比例的增加,金属丝网的阻火难度加大,金属丝网的阻火效果可由成功转为失败,对火焰传播的影响作用可能从抑制转变为促进;当金属丝网阻火失败时,金属丝网会引起火焰褶皱并导致火焰加速,但郁金香形火焰的首现时间有所延迟;随着掺氢比例的增大,火焰穿过金属丝网后的加速现象更为明显;提高金属丝网孔隙密度可提高金属丝网对掺氢甲烷预混火焰的阻火能力,孔隙密度越大,阻火能力越强;60 mpi以上金属丝网能够有效淬熄掺氢甲烷预混火焰。

煤粉掺氢燃烧技术试验研究

为研究煤粉掺氢燃烧技术作为减少煤燃烧碳排放的路径选项,关注其燃烧及NO排放特性,以及空气分级燃烧模式对NO排放的控制效果,在1台可实现煤粉自持燃烧的50 k W下行燃烧试验炉上进行煤粉掺氢燃烧试验,选用神府烟煤作为试验煤种,分别在不同掺氢比例和空气分级程度下,探究了NO生成量、主燃烧区温度变化以及燃烧沿程排放产物的情况。结果表明,掺氢在降碳的同时,并不会引起NO排放增加,当掺氢比例为50%时,NO的排放质量浓度下降达到27.55%。在高燃尽风率下此效果更为显著,燃煤掺氢在燃尽风率从39%提高至50%后,NO排放的降幅高达30%。煤粉掺氢燃烧技术在减少煤燃烧碳排放方面具有潜在的应用前景,可为燃煤电厂CO_(2)减排提供一种可行的技术路径选项。

城镇终端天然气掺氢燃烧技术现状及展望

天然气掺氢是降低城镇终端燃具碳排放的有效途径之一,对于实现“双碳”目标具有重要意义。掺氢天然气在民用燃具领域具有巨大应用潜力,为加快城镇终端掺氢天然气利用的进程,分别从燃气互换性理论、应用实验及数值模拟等方面开展研究,阐述了天然气掺氢燃烧的可行性,探讨了掺氢对燃气灶及热水器燃烧性能、热效率以及污染物排放的影响,对比了天然气燃烧反应机理的特点和适用范围。最后结合我国城镇天然气的相关标准、掺氢安全性及经济性等方面,指出了限制城镇终端天然气掺氢燃烧技术应用的主要因素以及未来发展趋势。研究结果表明:①天然气与氢气互换性主要受燃气组分和互换性指标的影响,天然气适宜的掺氢范围为0~20%;②掺氢能够显著降低天然气的碳排放,但燃具的热效率、氮氧化物排放以及适应性仍需进一步深入研究;③需要进一步采用量子化学、机器学习等先进手段探究天然气掺氢数值模拟的燃烧反应机理。结论认为,随着天然气掺氢管道的建设和发展,掺氢天然气在终端利用领域将展现出巨大潜力,与此同时掺氢天然气在终端实际应用中仍面临着诸多限制和技术挑战,天然气掺氢燃烧技术研究现状的系统梳理对推动氢能的安全高效应用具有重要现实意义,同时也为天然气掺氢燃烧技术的发展提供了研究思路和攻关方向。

H级燃气轮机掺氢发电技术应用现状及关键问题分析

【目的】作为新型电力系统的重要支撑,燃氢燃气轮机有助于降低碳排放,有利于电网调峰,是全球未来战略性新兴产业科技创新领域的焦点。燃气轮机掺氢发电技术从示范走向商业化面临诸多关键问题,亟待解决。【方法】以H级燃气轮机为研究对象,介绍了国内外燃气轮机掺氢发电的战略规划和示范项目,对比了主要燃气轮机厂商H级燃气轮机的技术路线。从氢气来源、系统改造、排放影响以及掺氢发电成本4个方面对未来燃气轮机掺氢发电技术的规模化应用进行分析并提出建议。【结果】可再生能源电解水制氢将是燃气轮机掺氢发电的主要氢气来源;开发适配掺氢不稳定燃烧的新型干式低氮氧化物燃烧器将是未来掺氢燃气轮机系统改造的重点方向;掺氢比例越高,CO_(2)减排量越大,但NOx排放量呈上升趋势,并有超标风险;未来掺氢发电成本可降至天然气发电成本的同等水平。【结论】随着大规模可再生能源制氢成本的降低、碳税的实施以及掺氢发电技术的成熟,燃气轮机掺氢发电将逐步进入规模化应用。

天然气掺氢对站场放空系统的影响规律分析

为了掌握天然气掺氢后对站场放空系统的影响规律,利用ASPEN HYSYS流程模拟软件,分析天然气掺氢后放空系统的适应性。结果表明:天然气掺氢后安全阀额定泄放量始终大于所需泄放量,原安全阀能满足泄放要求;天然气掺氢不会导致放空系统运行温度超出设计范围,反而对放空管道的低温工况有明显的抑制作用;天然气掺氢会使安全阀背压轻微减小,不会导致安全阀背压及放空系统运行压力超压;天然气掺氢后放空系统管径均满足泄放要求;随着掺氢比例的提高,放空火炬的辐射热距离逐渐减小。

天然气掺氢对燃气锅炉经济运行的影响探讨

在天然气按体积份额掺氢1%、5%、10%、15%时,分别研究对燃气热值、碳排放量以及燃气锅炉冷凝工况热效率的影响。研究表明,随着天然气掺氢比例逐渐增加,单位体积燃气热值逐渐降低,燃气锅炉冷凝工况热效率逐渐升高,单位热量二氧化碳排放量和排放强度逐渐降低。

天然气管道掺氢输送安全问题研究现状

天然气管道掺氢输送是发展低碳经济、解决风/光发电过剩能源消纳问题的有效途径,但掺氢后管道存在氢损伤、超压等安全隐患,氢气-天然气混合气体的输送也存在设备不适配等问题。本文系统梳理了国内外在管道掺氢输送安全方面的研究成果,着重总结了管道材料氢损伤和管道水力及泄漏安全问题,并从管道安全、设备安全、事故风险3个方面讨论了天然气管道掺氢比例的选择问题。研究表明掺氢对天然气钢制管道的抗疲劳性、抗拉强度、延展性及塑性等性能有较大影响,且含氢环境中有缺陷的材料更易受影响;掺氢可能导致管内气压超过管道许用应力,增加管道失效风险;输气系统中,管道、设备及泄漏风险检测对掺氢比例的要求差别较大,其中压缩设备允许的掺氢比例最低,掺氢输送时应重点关注。

方形容器内掺氢天然气爆炸抑制实验研究

为探究掺氢天然气在方形受限空间中的爆炸特性及七氟丙烷/二氧化碳对其爆炸抑制作用,在0.5 m×0.5 m×0.5 m的方形爆炸容器中进行掺氢天然气抑爆实验研究。首先进行掺氢体积分数0%~50%的掺氢天然气爆炸特性研究,结果表明:随着掺氢比例增大,最大爆炸超压和火焰传播速度都呈现上升趋势。随后在甲烷中掺入50%体积分数氢气开展二氧化碳或七氟丙烷抑爆实验,分析了最大爆炸超压、达到最大爆炸超压延迟时间、火焰传播速度等关键爆炸参数在不同抑爆剂体积分数下的演变规律。结果表明:随着抑爆剂体积分数增加,最大爆炸超压快速衰减,达到最大爆炸超压延迟时间延长。高速图像采集结果表明:火焰面拉伸明显,球形火焰传播速度显著减小。选取两种抑爆剂的不同体积分数下抑爆参数值进行对比,发现在二氧化碳体积分数是七氟丙烷2倍情况下,二者对最大爆炸超压的抑制效果相当;在10%体积分数七氟丙烷和20%体积分数二氧化碳作用下均可达到完全抑制,最大爆炸超压分别下降了98.0%和94.4%。两种抑爆剂都具有物理和化学抑爆作用,但七氟丙烷的抑爆效果明显优于二氧化碳。

天然气管道掺氢试验平台设计

设计掺氢试验平台,以研究管材、设备、阀门焊缝等在不同掺氢比例(6%~25%)下适应性。介绍试验平台总体流程、掺混流程、试验单元流程。分析试验平台掺氢比例精确控制、安全保障、拓展性。

掺氢比对天然气HCCI燃烧特性和排放的影响研究

利用CHEMKIN软件,对掺氢比例为10%、15%、20%和25%的天然气混合燃料对HCCI内燃机燃烧特性的影响进行模拟,并对其进行数据分析。结果表明:(1)氢气比例不同,可对天然气的燃烧速率产生影响;比例为10%时,对天然气的燃烧过程影响不明显,却显著提前了天然气燃烧时的着火时刻,但随着掺入氢气比例的增加,着火时刻提前的现象逐渐推迟。(2)随着掺氢比例的逐渐增加,缸内压力、缸内温度、中间产物CO的排放量的峰值均逐渐减小;累积气相反应放热量逐渐减小;掺氢热效率和气相反应净产热量在氢气的掺入比为10%~15%之间时达到峰值。(3)在尾气排放中,随着掺氢比例的增加,CO2生成时刻提前,生成量未改变;NO含量的峰值和排放量随着掺氢的比例增加而增加。

临街餐厅掺氢天然气泄漏爆炸模拟研究

采用FLACS软件对天然气掺氢在临街餐厅受限空间中的爆炸行为进行研究,模拟中改变掺氢比例(氢气-天然气混合气中氢气体积分数分别为0%、10%、20%、30%)、点火位置(靠近封闭侧点火、中部点火、靠近餐厅门点火)、餐厅门启闭状态分析掺氢对爆炸特性的影响。模拟结果表明:4种掺氢比例、餐厅门关闭条件下:靠近餐厅门点火时,随着掺氢比例增加,爆炸压力峰值增大,达到爆炸压力峰值时间缩短,最高温度增加;中部点火时,掺氢对天然气爆炸起到加速作用,掺氢比例越大,爆炸强度越大,爆炸压力上升速度越快;3种点火位置下,靠近封闭侧点火达到爆炸压力峰值时间最长。掺氢比例为20%、餐厅门开启条件下:点火位置不同,相同监测点爆炸压力差别较大。4种掺氢比例、中部点火条件下:餐厅门关闭状态餐厅门外4 m处监测点爆炸压力峰值明显高于餐厅门开启状态。

城市燃气管网掺氢输送关键技术探讨

分析城市燃气管网输送及用气环节的安全掺氢比例。探讨掺混环节、输送环节(管材相容性、PE管和钢管渗漏、泄漏扩散、对计量影响、对加臭影响)、运维环节的关键技术。分析国内外城市燃气管网掺氢标准现状。