基于杯式燃烧器测试系统的灭火性能评价研究进展

杯式燃烧器试验是消防领域用于测定气体灭火剂最小灭火浓度的经典方法。自哈龙灭火剂被淘汰以来,哈龙替代物经历了不同相态的发展,促使杯式燃烧器测试系统进行相应的改进,同时基于杯式燃烧器测试系统的灭火性能评价研究也在不断拓展。综述了国内外杯式燃烧器测试系统的使用和改进研究,重点介绍了适用于气相、液相、固相和复合相灭火剂的杯式燃烧器测试系统和测试方法,分别对气相、液相、含添加剂细水雾、干粉、复合灭火剂的灭火效率进行了总结和分析,综述了各相态灭火剂灭火性能评价研究。未来,杯式燃烧器测试系统仍将不断被改善,在灭火剂筛选和灭火性能评价等方面将发挥更重要的作用。

融入激光诊断的杯式燃烧器灭火实验教学设计

设计了融入先进激光诊断系统的杯式燃烧器灭火实验装置,创设了包含基础性和探究性的层次化实验教学内容,构建了分组协作和课堂研讨相结合的实验教学模式,让学生了解杯式燃烧器的结构特点,掌握利用杯式燃烧器测量气体灭火浓度值的原理和方法,并引导他们通过激光诊断技术进一步探究灭火机理。通过实验教学,加深学生对灭火基本理论的理解,激发他们的创新思维和团队精神,为其后续的科研工作打下基础。

脉动燃烧器研究进展及其在病虫害防治中的应用

目前,Helmholtz型脉动燃烧器被广泛应用且前景良好。其具有环保节能、燃烧效率高、传热特性佳、热效率高以及排放污染少等诸多优点。将Helmholtz型脉动燃烧器应用于病虫害防治装备的研制,对稳定作物生产、提高作物品质、增加种植效益以及发展科学植保和绿色植保具有重要意义,有助于保障生态可持续。概述Helmholtz型脉动燃烧器的工作原理,梳理脉动燃烧器的研究发展现状,总结Helmholtz型脉动燃烧器在病虫害防治方面的应用研究。目前便携式脉动燃烧病虫害防治装备存在人机工程学缺陷、土壤蒸汽消毒机热动力源耦合关系不明确、脉动燃烧机理研究不够深入且脉动燃烧器结构简单、装备智能化程度低等问题。提出应用现代化技术研究脉动燃烧机理,研制脉动燃烧病虫害防治装备新型结构与机型,运用智能化、现代化技术开发大型车载式病虫害防治机械,发展脉动燃烧病虫害防治机械智能控制模块的发展对策。

新型节能降碳减氮燃烧器的应用及效果分析

炉类是石油石化及化工行业等工艺处理的核心设备。当前,不同炉类的燃烧方式多为扩散式,存在扩散燃烧温度梯度高、高能耗、高排放、资源浪费等问题,所排放的氮氧化物均超过大气污染物排放标准限值50mg/m^(3)。升级换代后的新型节能降碳减氮燃烧器采用全预混、多喷嘴、多燃烧单元的燃烧方式,通过现场应用,氮氧化物排放低于50mg/m^(3),节气率大于10%,单台炉降碳1735.3~2513.5吨/年,节能降耗、降碳减氮作用显著,安全环保性能提高,经济效益和社会效益显著。

基于大比例掺烧褐煤旋流燃烧器的研制及应用

基于目前国能双鸭山发电有限公司#6锅炉需要大量掺烧褐煤,燃烧器煤种适应性差,燃烧器磨损严重,NOx排放指标不能达到环保要求的情况,进行大比例掺烧褐煤燃烧器的研制并在#6锅炉上直接应用。新型大比例掺烧褐煤燃烧器能够保证在大量掺烧褐煤的情况下实现#6锅炉NOx排放指标降低,机组安全稳定运行,其它指标不降低,拓宽锅炉燃煤煤种的适用范围,从而有效降低燃煤及脱硝运行成本。

高浓度煤粉预燃式强稳燃低氮燃烧器配风组织优化

煤粉预燃低氮燃烧技术可兼顾稳定燃烧与NO_(x)排放控制,在燃煤锅炉灵活性调峰稳燃领域的应用潜力巨大。依托5 MW燃烧试验平台,研究一种带小型预燃室的高浓度煤粉预燃低氮燃烧器运行性能。通过CFD数值模拟,系统研究了一次风率、内外二次风配风与分离式燃尽风(SOFA)对燃烧器燃烧性能及污染物排放特性的影响。结合5 MW燃烧试验平台测试结果对燃烧模型进行验证验证,试验实际温度与数值计算结果的最大偏差为44℃,误差范围±3.3%,证明所选燃烧模型的准确性。研究结果表明:一次风率是影响预燃室环形回流区的关键因素,过低或过高的一次风速会分别对稳燃能力与降氮能力产生影响,在约8.8%的一次风率条件下能够保证有充足的回流量,有利于煤粉着火和排放控制;升高内二次风率能卷吸更多炉膛内高温烟气,有利于煤粉燃尽,但炉膛内部高温氧化性气氛区域增加,会导致污染物排放有所升高,约为43.5%的内二次风率能兼顾稳燃与降氮效果;采取适当比率的SOFA替代外二次风,能使得燃烧区域的含氮化合物更易被还原,从而降低排放,在23%SOFA风率下出现明显的低氮效果,NO_(x)排放为72 mg/m^(3)(6%O_(2)),与0%SOFA风率相比减排约67%。

基于煤粉预气化强稳燃的快速调峰燃烧器5 MW中试研究

煤粉预气化强稳燃技术能够兼顾稳定燃烧与NO_(x)排放控制。基于此,开发了服务于电站锅炉灵活调峰的快速调峰燃烧器,并依托5 MW燃烧试验平台进行热态中试试验,对比不同负荷下的运行性能,研究燃烧器的极限稳燃负荷与快速变负荷能力。结果表明:煤粉进入燃烧器所带有的小型预气化室后发生气化反应,转化为高温燃气和炽热碳粒所组成的预热燃料。在低负荷下,预热燃料进入炉膛后将迅速燃烧,形成根部高温区,保证炉膛稳燃。随着负荷升高,预气化室内气化反应更加充分,配合回流烟气形成良好还原性气氛,实现有效降氮。在无辅助手段条件下,满负荷工况NO_(x)排放为159 mg/m^(3)(6%O_(2)),飞灰含碳率为3.4%,折算燃烧效率99.71%。在9%超低负荷下,快速调峰燃烧器仍能维持炉膛稳定燃烧,在1 h以上长时间连续运行过程中,出口氧量保持稳定。在15%~100%负荷分别用时8和9 min完成快速降负荷与升负荷过程,降、升负荷速率分别可达10.63%/min与9.44%/min。变负荷过程中炉内燃烧保持稳定,且温度分布对负荷变化的响应速度较快,验证了该燃烧器在快速调峰过程中的出色性能。

600MW机组低氮燃烧器改造的研究与应用

燃烧器对燃煤机组安全运行和节能减耗至关重要。一台600MW燃煤机组原有燃烧系统存在屏式过热器超温严重、飞灰含碳量高、大渣含碳量高及NOx排放水平高等问题。提出了对原有燃烧器进行内浓外淡的煤粉分布优化改造的方案。改造后的现场实验结果表明,燃烧器优化改造后,在保证锅炉效率的情况下,高温受热面烟气热偏差小于30℃,屏式过热器减温水减少120t/h,飞灰含碳量减少3.6%,大渣含碳量减少6.9%,NOx排放水平减少367mg/m3,减碳降氮降温效果明显。

燃气轮机中心分级燃烧器天然气掺氢燃烧的受迫振荡特性

天然气掺氢燃烧是燃气轮机机组降低碳排放重要措施之一,但掺氢燃料的组分变化会导致燃烧室火焰结构及燃烧稳定性发生变化.为分析中心分级燃烧器掺氢燃烧条件下的燃烧不稳定性问题,通过试验研究了燃烧器入口速度扰动下,不同掺氢比对中心分级掺氢燃烧的瞬态火焰结构、压力以及热释放响应的影响,并利用本征正交分解(POD)法提取了火焰脉动的特征模态,发现其主要包含火焰干涉区强脉动和轴向扰动两种模态.试验结果表明,随着掺氢体积比从0%增大到30%,火焰前沿向上游移动,两级火焰间距缩短,火焰干涉对应的脉动模态的能量占比增大,加强了压力与热释放的耦合,导致燃烧室内的压力响应增大9%,热释放响应增大37%.

大型乙烯裂解炉用低NO_(x)燃烧器的结构优选

随着大能力大型化裂解炉的不断发展,国内首台单炉膛20万吨/年产能乙烯裂解炉对燃烧器提出了更高的设计要求,在稳定燃烧的同时还要满足特定的工艺要求和严苛的环保要求。采用CFD技术和热态试验方法优选新型乙烯裂解炉用低NO_(x)燃烧器,通过数值分析方法研究不同底部与侧壁供热比(底侧比)下裂解炉内的燃烧状态(火焰形状、火焰长度、炉内温度分布及NO_(x)排放量等),结果表明:在底侧比为70:30时燃烧状态最优,炉膛内温度分布均匀且满足工艺要求和环保要求。在热态试验炉上对最终设计工况(底侧比72:28)进行热态试验,结果显示:炉内燃烧状态良好,温度分布均匀且满足热通量曲线,NO_(x)排放量也较低。

土壤蒸汽消毒机的脉动燃烧器喷管结构及工作特性

为解决因连作障碍等引起的设施园艺中土壤病虫害防治问题,拟开发一种以脉动燃烧器为热动力源的土壤蒸汽消毒机。根据土壤蒸汽消毒机的最小蒸汽量为100 kg/h,确定脉动燃烧器的最小功率为28.2 kW。脉动燃烧器主要由燃烧室与喷管组成,采用长度为200、400、800、1000 mm的直喷管和800 mm的弯喷管,通过法兰拼接组合成不同长度的直喷管(600、800、1000、1400、1600、1800、2200、2600、2800、3000 mm)和弯喷管(800、1600 mm),研究不同喷管结构对脉动燃烧器启动性能、工作稳定性能等的影响。结果表明:喷管长度在800~2600 mm启动;工作频率与压力振幅呈线性关系,频率高,压力幅值大;同一长度直喷管的燃油消耗率、频率与压力振幅均大于弯喷管的,且油门开度2、3、4时弯喷管燃烧器压力振幅标准差小,具有更好的稳定性;喷管长度为1800 mm左右的直喷管脉动燃烧器性能最佳。故选择喷管长度为1800 mm的弯喷管脉动燃烧器作为土壤蒸汽消毒机蒸汽发生装置热源,既能保证脉动燃烧器的工作特性,又能促使蒸汽发生装置小型化。

基于孪生Inception网络的燃烧器火焰状态监测

燃煤电厂炉膛火焰的实时监测关系到发电经济性和锅炉的安全运行,而基于光能、热能和辐射能等能量信号的传统火检技术仅能探测火焰的有无,已无法满足日益迫切的火力发电精细化“调峰”需求。本文以实际电厂燃烧器火焰图像为研究对象,应用基于改进的Inception深度卷积神经网络(deep convolutional neural network,DCNN)的火焰状态分类方法,通过深入分析燃烧器火焰图像特点,对火焰多维度特征进行提取并制作数据集,同时将预处理后的不同类别火焰图像制作成火焰图像数据集,构建Inception DCNN,实现自动特征提取的火焰状态分类,并提出基于孪生Inception DCNN对燃烧器火焰状态进行分类。结果表明,改进的孪生Inception DCNN网络模型将火焰的状态分类问题转化为评价状态相似度问题,间接实现分类目标,识别准确率达到99.86%。

HBS-LNSB Ⅲ 型旋流燃烧器回流区和着火距离的试验研究

针对某煤粉燃烧器的回流区和着火距离进行了试验研究。试验考查了中心风量、外二次风量、内二次风量以及内二次风旋流强度对回流区大小的影响规律,结果发现内二次风量的变化对回流区宽度的影响最大,中心风量对回流区与燃烧器的轴向距离影响最大。试验结果为不同煤种燃烧时的燃烧器配风选择提供依据。通过对各影响因素下煤粉着火距离的研究发现,针对着火距离短的易燃煤种,为了避免燃烧器喷口烧损,提高中心风量以及一次风速是最有效的措施。由于低负荷下炉内整体温度水平低,煤粉着火距离变长,可以适当提高易燃煤种的掺烧比例。对于着火温度较高的煤种,中心风量、内外二次风量的变化对于其着火距离均有明显的规律性,内二次风旋流强度的影响需要综合考虑旋流强度带来的风量变化的影响。不同煤种着火距离的工业试验为旋流燃烧器的配风选择提供了指导。煤种发生较大变化时应进行回流区与着火距离的工业试验,为燃烧器配风找到最优选择。

烘炉燃烧器空燃比精细化控制研究与现场应用

为提高燃烧器的燃烧效率,并研究精细化控制空燃比在燃烧器中的应用效果。采用燃气和空气量分别精细化控制的方法和装置,在燃烧器运行过程中,获取多个最佳空燃比数据,根据空燃比数据生成控制曲线。燃烧器控制系统可根据控制曲线,自主控制空气阀门和燃气阀门开度。通过测量尾烟的CO含量进行节能评价。结果表明,精细化控制空燃比,可精准控制空气阀门和燃气阀门开度,不同阀门开度情况下空燃比可调,尾烟的的CO含量低。说明精细化控制空燃比可有效提高燃烧器的燃烧效率、节约燃气耗量、降低碳排放。

双燃烧器正对布置燃烧特性数值模拟研究

为了探究燃烧器布置方式对燃烧特性的影响,对双燃烧器正对布置方式进行建模,模拟了其在不同过剩系数下的燃烧情况,着重分析了炉膛内的速度分布,温度分布以及出口NO_(x),并与单体燃烧器的结果进行对比。结果表明:双燃烧器正对布置时,从燃烧器喷出的气体在炉膛中心相遇后会相互错开进入对置燃烧器的一侧进行燃烧,而且宽度方向上这一特征更加明显,所以此时燃烧器温度场呈中心对称分布,而且高度方向的温差小于宽度方向上的温差;双燃烧器和单体燃烧器的NO_(x)随过剩系数的变化趋势相同,但是双燃烧器的NO_(x)生成量大于单体燃烧器,两者相差1.6倍。

一种稳定燃烧的烟道加热低氮燃烧器

设计了一种稳定燃烧的烟道加热低氮燃烧器,可以直接布置在烟道中燃烧加热过程空气。经燃烧模拟计算和燃烧试验验证,该烟道加热燃烧器具有火焰稳定、无熄火风险、耐高温、寿命长、调节比高、NO_x排放量低及温度均匀性高等优点,能在现场场地小、风量变化大等工况下使用。

新型低氮燃烧器在合成氨一段转化炉的应用

介绍了新型低氮燃烧器的基本原理及其主要性能参数,对其调节方法及使用中的注意事项进行了阐述,为合成氨一段转化炉长周期安全稳定运行提供了必要的保障。

300MW亚临界电站锅炉燃烧器优化分析

我国燃煤机组采用的煤种普遍偏离设计值,导致锅炉燃烧不稳定,引发锅炉飞灰含碳量高、热效率低、燃烧器区域水冷壁高温腐蚀严重等问题,降低了机组安全性、经济性。文章通过设置高浓缩比的百叶窗水平浓淡浓缩装置、增强回流钝体、适当扩大燃烧器喷口面积等方式,对机组燃烧器进行改造,并在三种典型工况下对机组特性进行试验。结果表明,改造后机组的飞灰含碳量、NOx排放量明显降低,锅炉热效率显著提升。

燃油超低NO燃烧器结构的大涡模拟

采用Fluent软件的大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)方法,对3种旋流非预混低NOx燃烧器进行数值模拟,分析它们的温度、速度场和污染物排放特性,探讨燃烧器结构对涡旋与火焰相互作用的影响。研究结果表明,旋流内置结构和旋流文丘里结构能有效降低燃烧温度,最高温度降幅可达300 K;超低NOx燃烧器的NOx生成主要集中在炉膛中下游区域。与常规旋流结构相比,旋流文丘里结构和旋流内置结构的NOx排放量分别降低了13.77%和12.32%,其中旋流内置结构的NOx排放量最低为11.9 mg·kg^(-1)。在炉膛出口处,旋流内置结构的碳烟排放量较常规结构降低了5.56%,降至20.4 mg·kg^(-1),而旋流文丘里结构的碳烟排放量则上升了18.06%,表现不佳。

烟气再循环对燃烧器性能的影响中试试验研究

本文利用中试试验装置进行中试试验,研究烟气再循环对燃烧器性能的影响,试验结果表明:烟气再循环可以抑制NOx排放,但对燃烧器着火、稳燃和燃尽性能有负面影响;随着烟气循环倍率的增加,NOx降低幅度先增后减,最佳循环倍率在20%左右;向一次风中掺混再循环烟气,可以在一定程度上降低NOx,但对燃烧器其它性能影响较大。