基于人工神经网络的甲烷富氧燃烧机理优化

采用带误差传播的直接关系图法、全物种敏感性分析和人工神经网络(ANN)联合方法,以点火延迟时间和CO摩尔分数为优化目标,通过对甲烷富氧燃烧详细机理USC mech2.0的简化和优化,提出了基于人工神经网络的甲烷富氧燃烧优化机理(ANN-OMOC)。甲烷富氧燃烧模拟计算和对比分析的结果表明:相比于甲烷富氧燃烧简化机理FSSA的预测误差,优化机理ANN-OMOC对点火延迟时间、层流火焰速度的预测误差分别从2.53%、24.38%降到0.50%、14.41%;与甲烷富氧燃烧的简化机理DRGEP和FSSA相比,优化机理ANN-OMOC对点火延迟时间、OH摩尔分数峰值和CO摩尔分数峰值的预测结果最佳,其相对误差均在10%以下。

全氧燃烧玻璃窑炉的施工技术研究

1概述.1.1全氧燃烧技术在玻璃工业的应用与发展.传统的玻璃熔化,提供助燃的是空气中的氧气。众所周知,空气的组成是20.9%氧、78.1%氮、0.939%稀有气体、0.031%二氧化碳、0.03%其他气体和杂质。所以在使用空气助燃的时候,有效成分只有大约20.9%的氧气在起作用,超过78%的氮气和其它成分不仅不能产生热量,反而会在燃烧过程中消耗和带走大量的热量。全氧燃烧(又称为纯氧燃烧)技术的燃烧模式为燃料+氧气,摒弃了空气助燃技术中氮气带来的能耗过高、氮氧化物(NOx)污染因素的环节。随着制氧技术的发展及电力成本的降低,由氧气+燃料组成的纯氧燃烧技术在玻璃熔窑中成为取代由空气、燃料组成常规燃烧方式的更好的选择方案,这是因为纯氧燃烧在环保、节能、产量、质量、减少设备投资和节省厂房场地等诸多方面均有得天独厚的优势。

基于重整煤气喷吹-氧气高炉的富氧燃烧碳捕集方案

碳捕集利用与封存(简称CCUS)技术是钢铁行业实现碳中和目标的可行选择,但是我国钢铁生产以高炉-转炉长流程生产为主,产生碳排放的工序众多且碳浓度较低,目前仍缺少经济高效的碳捕集方案。在此背景下,通过引入气化炉用于重整炉顶煤气,改进现有炉顶煤气循环-氧气高炉工艺的炉顶煤气循环方式,耦合富氧燃烧碳捕集技术,提出一种基于重整煤气喷吹-氧气高炉的富氧燃烧碳捕集方案,并利用Aspen Plus建模计算和碳流分析评估了该方案的节能减排潜力。结果表明:富氧燃烧碳捕集技术与氧气高炉低碳冶炼工艺有着良好的承接性与耦合性,两者耦合能够降低钢铁行业碳捕集的难度;富氧燃烧单位CO_(2)的捕集能耗为2623.91 kJ/kg,比现有的醇胺法的碳捕集能耗低51.4%,比变压吸附法的碳捕集能耗低26.2%;生产每吨钢材可通过富氧燃烧捕集到1.5 t CO_(2),有望实现钢铁生产过程的CO_(2)净零排放。总的来说,该方案能够在高炉低碳冶炼的基础上进行低成本、大规模的碳捕集,是钢铁行业绿色低碳转型的可行方案。

顶烧/侧烧燃烧方式对全氧燃烧玻纤窑炉温度场流场影响的数值模拟研究

为优化全氧玻纤窑炉燃烧系统,提高窑炉传热效率,本文采用数值模拟方法探究了全氧燃烧玻纤窑炉顶烧与侧烧两种燃烧方式对燃烧空间温度场、烟气流场、玻璃液温度场和传热效率的影响。结果表明:顶烧窑炉火焰聚集,燃烧空间温度差异明显,侧烧窑炉火焰在窑长方向上均匀分布,燃烧空间整体温度高于顶烧窑炉;侧烧方式对大碹和胸墙耐火材料高温侵蚀程度更高的可能性更大;侧烧窑炉高温烟气在燃烧空间中停留时间延长有利于烟气与燃烧空间内气流和耐火材料进行热交换,统计得到侧烧窑炉出口烟气平均温度更低;侧烧窑炉玻璃液沿窑宽方向上温度分布较均匀,顶烧玻璃液平均温度为1531℃,高于侧烧玻璃液平均温度1523℃;顶烧窑炉传热效率为52.3%,侧烧窑炉传热效率为51.9%,顶烧窑炉和侧烧窑炉采用相同天然气供应量、电助熔功率、玻璃液熔化量条件下,顶烧窑炉中喷枪火焰直接作用到玻璃液和配合料层,传热效率更高。

煤粉富氧燃烧CO_(2)富集特性与NO_(x)生成量模拟预测研究

分析了富氧下的煤粉燃烧特性、CO_(2)富集特性和NO_(x)生成特性,并模拟了CO_(2)富集和NO_(x)生成量的协同控制趋势。结果表明:与空气燃烧相比,富氧燃烧条件下CO_(2)富集分布与NO_(x)体积分数分布是负协同效应;不同O_(2)/CO_(2)体积分数比的富氧下,随着O_(2)体积分数的增加,炉膛出口的CO_(2)体积分数和NO_(x)体积分数都先上升到最大值后稍微下降,呈正协同效应,但出现拐点的O_(2)体积分数不同;CO_(2)富集到一定程度时,能有效抑制NO_(x)的生成量;在富氧条件下,可实现炉膛出口的高CO_(2)富集与低NO_(x)生成量的协同控制技术。

生物质锅炉富氧燃烧技术研究进展

生物质锅炉富氧燃烧作为一种新型的燃烧技术,可在有效改善生物质燃料清洁高效利用的同时,为碳捕集及利用提供高浓度CO_(2)的烟气,目前该技术在国内外尚处于研究示范阶段。通过系统梳理生物质燃料的基本特性,重点介绍了生物质富氧燃烧特性及相关工程研究现状,并分析了该技术发展趋势。结果表明:富氧燃烧可在一定程度上减少热量损失,提高燃烧稳定性和锅炉运行效率;通过烟气再循环动态调整再循环比例可有效控制炉内的温度水平,缓解污染物排放问题;由于在富氧系统、配风系统、受热面结渣和全炉膛密封等方面存在技术问题,合适的注氧和混氧方式、氧量和配风方式的动态调整、防结渣处理和密封改造是防范风险的主要措施;基于富氧燃烧的生物质能高效利用耦合碳捕集与封存技术有望成为生物质电厂转型发展的方向。

双蓄热加热炉采用富氧燃烧的可行性研究

在分别介绍了蓄热式燃烧理论和富氧燃烧理论的发展、现状和优缺点的基础上,结合西部某实业有限公司轧钢一厂棒材135 t/h高炉煤气双蓄热加热炉改造场地条件限制且实业公司内部制氧厂制氧机组能力富裕较大的现状,提出了在高炉煤气双蓄热加热炉上应用富氧燃烧来提高加热炉产量的技术方案,通过对影响技术方案的因素、富氧燃烧形式选择以及对加热炉的影响分析技术方案的合理性,并分别从技术可行性、经济可行性、环保可行性三个方面进行了可行性分析,分析了加热炉产量的提升、改造投资的回收、加热炉烟气的减排。分析结果表明现加热炉燃烧系统管道及设备均满足加热炉产量提升的改造需求,经济效益明显,投资回收期较短,加热炉烟气污染物减排效果显著,该技术方案具有一定的实施意义。

计及富氧燃烧-P2G耦合的综合能源系统低碳研究

在双碳目标背景下,为了实现火电机组的低碳化改造,提高电力系统的运行经济性,提出一种富氧燃烧-P2G耦合的优化调度策略。将富氧燃烧技术引入综合能源系统,构建富氧燃烧-P2G协同运行框架与两段式电制氢模型,研究富氧燃烧电厂的能量时移特性,富氧燃烧技术可以实现CO_(2)和O_(2)的循环利用,同时引入阶梯式碳交易机制以约束系统碳排量;调用CPLEX求解器对不同场景的总成本以及碳排放量进行求解分析,仿真结果表明所提出的优化调度模型在促进可再生能源消纳的同时兼顾了经济性和低碳性。

玻璃熔窑全氧燃烧技术现状及发展趋势

全氧燃烧技术因其在高效熔化、节能、减排等方面的优势,在玻璃生产线上的应用场景越来越多,通过分析全氧燃烧技术的特点、燃烧方式变化,提出了全氧窑炉的燃烧器、控制系统、氧气供应和耐火材料是全氧燃烧技术发展的重要节点,并对全氧燃烧技术的发展提出了研发方向。

管式加热炉富氧燃烧的研究

针对管式加热炉的节能研究中,富氧燃烧技术作为一个成熟的节能减排技术,探索富氧燃烧技术在该加热炉的应用具有一定的理论和实践意义.如何提高燃料燃烧效率和降低排烟温度是提高加热炉热效率的重要手段.利用富氧燃烧技术,结合质量守恒和能量守恒,运用集总参数法建立炼厂气燃烧的数学模型,应用Fortran语言编程并运算求解.研究结果表明:在工业条件下,过剩空气系数为1.2,加热炉燃烧效率和辐射室温度随氧气浓度的增加而增加.模拟计算证明富氧燃烧可以运用到柴油加氢装置加热炉上。

稀氧燃烧技术在铜冶炼中的应用

稀氧燃烧技术在铜冶炼中的应用对于提高冶炼效率、降低能源消耗、减少环境污染等方面具有重要意义。本文将从引入稀氧燃烧技术的背景出发,详细探讨这一技术在铜冶炼过程中的应用及其优势。通过改变燃烧环境,稀氧燃烧技术不仅提高了铜的回收率,还改善了工作环境的安全性,提高了物料的处理能力。最后,本文强调了这一技术在铜冶炼工业中的重要性,并展望了未来的发展趋势。

基于富氧燃烧的CO_(2)液化提纯工艺优化分析

针对烟气S/N/Hg一体化压缩净化工艺,对典型的富氧燃烧CO_(2)烟气的液化提纯工艺进行分析并提出了新工艺,通过建构CO_(2)液化提纯系统模型,对新工艺在各运行工况下的相关物质、能量流动进行了模拟,并结合(火用)分析对工艺参数进行了优化研究。结果表明:当净化后烟气中CO_(2)体积分数为76.6%,压力为3 MPa时,可得到体积分数为99.99%的CO_(2)液体产品,CO_(2)收率可达90%,此时压缩液化提纯系统最低单位能耗为158(kW·h)/t。

考虑富氧燃烧技术的含光热发电与垃圾焚烧虚拟电厂协调优化调度

为有效应对新能源高比例并网、促进能源低碳化,将富氧燃烧技术引入到热电联产虚拟电厂,建立了考虑富氧燃烧技术的含光热发电与垃圾焚烧虚拟电厂协调优化调度模型。首先,研究了富氧燃烧电厂运行时的能量转移特性与调峰特性,分析了富氧燃烧技术相对于空气燃烧后碳捕集技术的优势;构建了富氧燃烧-GPPCC-电转氢(气)协同运行框架:在CO_(2)循环利用的同时,实现了电制氢副产物氧气作为富氧燃烧的有效补充。其次,所提出的模型采用富氧燃烧-垃圾焚烧-风电/光伏联合运行模式,并配合广义储能系统运行,使得源荷两侧之间具有良好的协调特性,进而使风电与光伏成为间接可灵活调度的资源;通过光热电站参与供热,释放了富氧燃烧电厂的调峰能力,提升了虚拟电厂供能的灵活性。最后,基于CPLEX对不同运行场景进行仿真,验证了所提模型和策略的有效性。

煤粉富氧燃烧烟气中飞灰固硫特性试验

富氧燃烧工艺的烟气中富含CO_(2),同时SO x浓度也有一定变化。研究了不同煤种飞灰在富氧燃烧烟气中的固硫机理。在高温沉降炉中,测试了6种典型煤粉飞灰在空气燃烧烟气和富氧燃烧烟气中的固硫过程,分析了影响因素。结果表明:烟煤灰样固硫量很少,与烟煤灰中缺少碱土金属(Ca、Mg)有关;褐煤飞灰固硫现象显著。褐煤灰在空气燃烧下的固硫率为43%,在富氧燃烧条件下灰固硫率提高至60%。在富氧气氛下,1000℃灰固硫速率明显高于800℃;飞灰固硫的温度窗口及反应效果与SO_(2)氧化生成SO_(3)的反应一致。灰中部分碱土金属会与Si、Al等结合,这部分碱土金属不具备固硫活性。SO_(3)生成与灰中Fe_(2)O_(3)催化、碱土金属固硫有关。发展富氧燃烧与Ca基干法脱硫的协同技术,对于实现炉内烟气的深度SO x减排有应用价值。

富氧燃烧机组变工况下热力特性分析及优化

参考600 MW常规机组,探讨富氧燃烧发电机组在变工况下的运行参数与热力特性参数之间的关联,并分析其对发电系统能耗的影响,具体包括:氧气纯度、循环干烟气比例、氧气浓度等,以研究热力特性的变化规律,并得出单因素分析法中最佳的组合方案。

考虑光热电站及富氧燃烧捕集技术的电热气综合能源系统低碳运行优化

针对传统机组的运行约束及环境污染问题,引入富氧燃烧捕集技术对燃气机组进行改造,配置含热回收器的光热电站实现热电解耦与辅助供能,并结合电转气设备、燃气锅炉等能量转换设备组成综合能源系统,提出一种电热气综合能源系统低碳优化方法。首先,构建系统架构,并建立富氧燃烧捕集机组的电碳特性方程与光热电站模型;其次,计及反应余热利用与氧气回收,建立电转气设备模型;然后,引入奖惩阶梯型碳交易机制以限制碳排放量,建立以系统运行成本最小为目标的电热气综合能源系统低碳经济调度模型;最后,进行算例仿真,由仿真结果可知,该方案可兼顾减碳效果与运行效益,不仅可以提高燃气机组的运行调节能力与电转气设备的运行潜力,提升系统的运行效益,而且可以有效降低环境污染与制氧能耗。

全氧燃烧玻璃窑炉的特点及施工和烤窑方法

基于全氧燃烧技术在玻璃行业应用过程的技术特点,根据笔者十多年的全氧燃烧技术从业经验,对窑炉砌筑、安装、烤窑、热保等技术进行经验总结和探索性研究,并结合当前的前沿技术对行业未来的发展进行了展望。

燃气锅炉富氧燃烧研究进展与分析

在如今的“双碳”背景下,富氧燃烧作为一种能够有效减轻碳排放的新型燃烧技术,具备优良的应用前景,而燃气锅炉比常规的燃煤锅炉更加清洁高效,所以结合两者优势将富氧燃烧应用到燃气锅炉中,将会是今后能源领域的研究热点。介绍了富氧燃烧技术的原理和基本发展路线,从燃烧器类型、燃烧特性、燃烧后污染物排放规律以及经济性研究成果4个方面介绍了燃气锅炉富氧燃烧的特点,为今后大型工业示范提供技术储备。

基于多运行场景与富氧燃烧捕集技术的低碳能源系统容量优化配置

针对光热(concentrating solar power,CSP)电站利用率低、风电场弃风率高以及传统燃气机组碳排放水平较高且受“以热定电”的运行限制等问题,引入富氧燃烧捕集技术对传统机组进行改造,配置含热回收的CSP电站实现热电解耦,耦合高温固体氧化物电解池等能量转化设备,构建了电-热-氢低碳能源系统及其容量优化配置方法。首先,考虑到风电出力和光照强度的不确定性以及与电负荷之间的时序相关性,建立了基于两阶段时空聚类的多运行场景提取模型。其次,在基于概率的多运行场景基础上,通过条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)理论度量因不确定性带来的风险,以总成本最小为目标,构建低碳能源系统容量优化配置模型。最后,通过算例进行仿真验证,结果表明该系统满足负荷需求情况下,可降低年碳排放量和弃风率,提高CSP电站利用率,并为不同风险偏好的决策者面对系统容量优化配置问题时提供了定量依据。

全氧燃烧玻璃窑炉热化学再生技术实验研究

玻璃窑炉热化学再生技术相较于传统全氧燃烧技术和空气燃烧技术,节能效果显著,是未来高耗能玻璃工业绿色低碳发展的前沿、颠覆性技术。采用常压管式炉对玻璃窑炉热化学再生技术进行了实验研究,分析了不同实验条件对甲烷-烟气热化学重整反应性能的影响。结果表明,甲烷-烟气在高温、无催化剂条件下可以自发进行热化学重整。当重整反应温度低于900℃时,甲烷-烟气不发生热化学重整反应,1200℃的反应温度和10 s以上的反应时间能够保证重整反应充分进行。重整反应气中甲烷、二氧化碳含量的升高分别有利于合成气中氢气和一氧化碳产率的增加。