生物质颗粒与煤粉耦合燃烧热态试验研究

为不同的掺烧比例、不同的掺烧位置对炉膛出口烟温、炉膛出口污染物浓度及炉膛出口飞灰含碳量的影响,在高效清洁燃煤电站锅炉国家重点实验室的10MW试验台为上进行热态试验,以生物质颗粒与煤粉耦合燃烧为基础,设计了9组不同的工况。试验结果表明:在掺烧20%以下生物质颗粒时,对锅炉的着火、稳燃、炉膛出口烟温及燃尽率没有明显影响;在炉膛再燃区喷入生物质颗粒最为适宜,在掺烧20%的生物质颗粒时,NOx从589mg/Nm^(3)降低到312mg/Nm^(3),降低了47.04%,SO_(2)从636mg/Nm^(3)降低到449mg/Nm^(3),降低了29.40%。

不稳定操作状态下EGR式柴油热风炉均相耦合燃烧研究

介绍一种研制适用于野外大棚内的全数字微机智能监控废气再循环式柴油热风炉中的在不稳定操作状态下等压脉动圆周径向恒流进废气与喉管式轴向新气均相耦合燃烧的方法。它涉及到热传导领域,用于EGR式柴油热风炉的热交换。从系统的原理、EGR热交换系统结构设计出发,借助计算机对不稳定操作状态下进行运算,对大量的数值计算问题和分析影响野外大棚内EGR热交换时的热效率因素进行正交试验得到了有效的解决。研制出结构优化的EGR热交换系统与柴油热风炉组成了EGR式柴油热风炉,能够使整个系统达到最佳工作状况。即当控制EGR率在50%～70%范围时,能提高热利用率17.6%,节约能源,并且还降低了NOx排放污染。

M701F4燃气轮机热声耦合燃烧不稳定机理及对策

324MW三菱M701F4燃气轮机作为国内最大的燃气轮机,其燃烧稳定性关乎联合循环机组安全性、经济性、环保性及可靠性,显得尤其重要。本文对热声耦合燃烧不稳定机理进行了详细分析,重点阐述了提高燃烧稳定性的结构特点和监控手段,为提高联合循环机组综合性能提供技术支撑。

生物质与煤耦合燃烧电厂生物质掺烧比^(14)C检测方法的研究进展

放射性碳(^(14)C)检测方法是一种鉴别生物源和化石源燃料的有效手段。目前,样品^(14)C含量测量方法的准确度和精确度得到了很大地提高,将^(14)C检测方法应用于电厂燃料来源分析方面具有极大的应用前景。生物质与煤耦合燃烧电厂中生物质掺烧量的精确检测是生物质与煤耦合燃烧发电技术规模化应用的前提和关键。目前,将^(14)C检测方法用于生物质掺烧比检测仍停留在验证和探讨阶段。文章概述了生物质与煤耦合燃烧电厂生物质掺烧比的检测方法,并从烟气采样方法、烟气^(14)C含量的测量方法和生物质掺烧比计算模型3个方面,详细阐述了^(14)C检测方法的研究进展,同时指出了^(14)C检测方法在应用中须要解决的问题。

燃煤生物质气耦合燃烧负荷适应性数值模拟研究

生物质能作为可再生能源中的绿色零碳燃料,“双碳”目标的提出,为生物质能产业带来历史性发展机遇。研究了燃煤生物质气耦合燃烧负荷适应性,用生物质代替一定比例的煤粉,实现掺混燃烧,为燃煤可替代提供了源头减碳的思路。为评估燃煤耦合生物质锅炉燃烧特性,基于三维数值模拟软件,以某电厂660MW超临界煤粉锅炉为研究对象,对耦合生物质发电后不同负荷下的燃烧性能进行了研究,以掌握生物质煤粉共燃在不同负荷下的适应性。研究表明,生物质掺烧能够适应不同运行负荷,满足火电机组灵活性运行要求。在330MW及450MW两种运行负荷下,掺烧比例分别为9%和7%情况下,煤粉与生物质气共燃未对炉膛正常燃烧组织产生影响;炉壁处于氧化气氛中不存在高温腐蚀风险;330MW负荷下飞灰含碳量增加,由0.69%增长至1.67%;450MW负荷下飞灰含碳量降低,由2.4%依次降至1.67%;330MW及450MW两种负荷下,共燃工况较煤粉工况,因生物质气化燃气中还原性气体成分约占30%,且在煤粉燃尽区域喷入,对NO_(x)具有一定还原效果,故NO_(x)排放浓度均有所降低,由316mg/m^(3)降低至290mg/m^(3),降幅约为8%。

脉冲点火射流与高氯酸铵/端羟基聚丁二烯固体推进剂耦合燃烧的试验研究及数值模拟

为了研究高氯酸铵/端羟基聚丁二烯(AP/HTPB)在底部排气药柱二次点火过程中的耦合振荡燃烧,建立了AP/HTPB二维三明治燃烧模型,气相区采用二步总包反应,使用用户自定义函数模拟点火射流的作用。在AP/HTPB与点火具的耦合燃烧试验背景下,进行了点火射流频率在125~500 Hz、热流密度峰值在1.9~3.9 MW/m2工况下的数值模拟。模拟结果表明:在振荡燃烧初始阶段,气相热反馈相对于点火射流作用较弱,由于点火射流的主导作用使得X组分(NH4Cl O4)呈现周期性变化;由于气相温度上升,气相热反馈相对于点火射流作用较强,AP/HTPB燃烧逐渐稳定;点火射流热流密度的提高对AP/HTPB振荡燃烧有显著抑制作用,点火射流频率的提高对AP/HTPB振荡燃烧抑制作用较弱。

670MW锅炉生物质气与煤耦合燃烧特性的数值模拟

以1台670 MW四角切圆锅炉为研究对象,应用数值模拟计算的方法,研究了生物质气喷入位置对于燃烧过程及NOx的影响,研究表明,生物质气替换第1层一次风喷口的煤粉燃料比替换第2层有更好的NOx排放降低效果。利用生物质气进行再燃的数值模拟研究,对比前面的模拟数据,生物质气再燃降低NOx排放效果非常明显,质量浓度从原始的612 mg/Nm^3可以降低到402 mg/Nm^3,降幅约为34%。为了对比生物质气和生物质的区别,将同种生物质送入炉膛,研究表明在生物质气燃烧工况下,NOx排放更低。本文的研究方法与结论对于大型燃煤锅炉生物质气与煤耦合燃烧的研究和应用具有一定的现实参考意义。

生物质与煤耦合燃烧技术研究现状

煤与生物质耦合燃烧既可以缓解燃煤产生的环境污染问题,又可以减小生物质利用的气候制约。本文从我国能源结构、生物质特征分析了煤炭与生物质综合利用现状,通过国内外研究分析了煤炭与生物质分别单独燃烧时的特性,梳理总计了二者耦合燃烧的特性,指出了现有技术存在的主要问题及发展方向。

部分填充床燃烧器中庚烷均相/异相耦合燃烧

在微小型燃烧器内进行了正庚烷的预混燃烧实验,研究三种不同的燃烧模式,即均相燃烧(HMC)、异相燃烧(HTC)、均相燃烧与异相燃烧同时发生的耦合燃烧(CC),包括三种燃烧模式下不同输入功率(P=20~70W)和当量比(Φ=0.55~2.5)的正庚烷的稳燃范围、转化率、燃烧效率、气相产物分布特性、壁面最高温度以及壁面沿程温度的特性。结果表明:CC模式的稳燃范围最小且同时受到HMC贫燃极限和HTC富燃极限的限制。HMC和CC燃烧模式下正庚烷转化率较高,在Φ≤1.6时,转化率超过90%。HTC工况下正庚烷转化率仅为16%~31%,产物CO_(2)选择性高,其他可燃气体基本没有。当Φ≥1.0时,CC的燃烧效率大于HMC,其原因在于CC模式下不完全燃烧产物(如H_(2)、CO、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(2)等)含量较小,完全燃烧产物CO_(2)含量高。三种燃烧模式的最高壁面温度呈现出T_(max)-HMC>T_(max)-CC>T_(max)-HTC的趋势。CC燃烧模式无明显热点,具有更长的反应高温区和更均匀的壁温分布,燃烧效率高,对热电系统、热光伏系统的实际应用有较大意义。

1000 MW墙式对冲锅炉生物质耦合燃烧数值模拟

生物质作为一种碳排放为零的可再生燃料,燃煤耦合生物质发电对于碳减排有积极的推动作用。本文以某电厂1000 MW墙式对冲燃煤锅炉为研究对象,利用数值模拟与仿真手段预测了燃煤与生物质不同方式耦合燃烧炉内两相流动、燃烧过程、传热传质、污染物排放特性,并进行分析对比,确定最适合的耦合燃烧方式。与纯煤粉燃烧工况相比,采用3层燃烧器耦合燃烧,即前墙上层、前墙中层、后墙中层掺烧生物质,锅炉燃烧效率降低,NOx排放增加。总体而言,掺烧前后温度分布及流动特性无变化,无需更改燃烧器即可满足耦合燃烧要求,同时不会对炉内各受热面的换热产生明显影响。

工业煤粉锅炉与生物质燃料耦合燃烧分析

煤炭与生物质燃料耦合燃烧是一种经济环保、节能降碳的有效方式,国内可利用的生物质能源丰富,可实现工业锅炉部分或完全煤炭燃料的替代。结合某热电厂40 t/h煤粉锅炉与生物质燃料耦合燃烧的改造,探索生物质燃料的选型,力求实现大比例的生物质燃料耦合燃烧,在安全运行的同时减少污染物的排放。

CFB燃煤锅炉耦合燃烧污泥问题浅析

本文讨论了CFB燃煤锅炉耦合燃烧污泥的相关问题,分析了基本原理,提出了合理的解决方案,对耦合燃烧污泥CFB燃煤锅炉的优化设计具有一定的参考和借鉴。

330 MW机组煤粉锅炉耦合油污泥低负荷燃烧数值模拟与试验研究

针对含油污泥的无害化处置问题,提出预处理后送入煤粉锅炉与煤粉耦合燃烧的技术路线,在330 MW机组四角切圆锅炉上做了改造,并进行了含油污泥的热重分析及含油污泥入炉后的数值模拟,开展了油污泥入炉低负荷稳燃试验。结果表明:含油污泥具有易着火且热值接近动力煤的特点,可提高锅炉低负荷稳燃能力;含油污泥入炉后火焰中心略微下移,排放的烟气NO_(x)量有所降低;锅炉最低稳燃负荷率可低至20.00%,对应燃烧器层炉膛温度上升30~50℃,煤粉燃烧器火检信号更稳定,飞灰含碳量从4.79%降至3.80%,证明了油污泥对低负荷工况下煤粉燃烧的促进作用;120 MW负荷下含油污泥入炉后,锅炉效率提高约0.23百分点,可降低供电煤耗率约0.7 g/(k W·h),含油污泥热值可替代标准煤约3.7 t/h,节能效果显著。

深度空气分级下煤粉耦合氨燃烧及NO生成特性

氨作为一种富氢的无碳燃料,具有能量密度高、成本低、储运安全等优势,与煤粉耦合燃烧可降低煤燃烧过程中CO_(2)的排放。以某20 kW沉降炉(氨从煤粉火焰高温区喷入)为研究对象,在深度空气分级下对煤粉耦合氨燃烧特性及NO生成规律进行研究,通过Fluent数值模拟探究了氨掺混比例(0、10%、20%、30%)、氨燃烧区过量空气系数(1.08、0.96、0.84、0.72)、氨不同送入位置(0.5、0.6、0.7、1.0 m)对煤粉燃尽特性及NO生成特性的影响。结果表明:①与纯煤粉燃烧相比,煤粉中掺混氨后飞灰含碳量增加、NO生成量降低;氨掺混比例进一步提高会增加飞灰含碳量、降低NO生成量。考虑燃烧经济性和NO排放量,氨掺混比例维持在20%左右较为合适。②氨燃烧区过量空气系数大于1时,氧量过剩会导致反应NH_(3)+O_(2)→NO+H_(2) O+0.5H_(2)发生,生成大量NO;氨燃烧区过量空气系数小于1时,未完全燃烧的氨发挥还原作用,有利于反应NH_(3)+NO→N_(2)+H_(2)O+0.5H_(2)发生,抑制NO的生成。综合考虑,建议氨燃烧区过量空气系数维持在0.96左右,既可满足煤粉的高效燃烧,又可有效抑制煤粉耦合氨燃烧过程中NO的生成。③喷氨位置与煤粉火焰区距离越大,飞灰含碳量和NO浓度越高,建议喷氨位置尽量靠近煤粉燃烧火焰区。

半焦燃烧及煤热解燃烧耦合试验研究

为了考察冷半焦、预热半焦及煤热解燃烧耦合所产半焦在循环流化床中的流态化特性和输运特性、燃烧特性及污染物原始排放特性,在循环流化床热解燃烧耦合试验台上进行了冷半焦燃烧、预热半焦燃烧及煤热解燃烧耦合试验研究。研究结果表明,3种类型半焦在燃烧炉炉膛内的流态化特性较好,0~4 mm的预热半焦和粒径0~4 mm煤热解所产半焦均能顺畅通过热解炉与燃烧炉之间的输运通道进入燃烧炉;半焦燃烧时能在燃烧炉炉膛内形成上下均匀的温度场,且随一次风率增大,温度分布更均匀;3种类型半焦的燃烬特性较好,燃烧效率都在99.68%以上;随燃烧炉温度升高,N2O排放值减少,NOx和SO2排放值增加,随二次风比例增大,NOx的排放值降低,SO2排放值升高,N2O的排放值变化不明显。

烟气循环式燃煤耦合污泥焚烧系统中污泥燃烧及重金属迁移特性

由于近年来污泥排放量增长迅速,对环境造成了严重污染,提高污泥的利用水平和无害化处理能力成为了研究热点,煤与污泥耦合燃烧是污泥减量化、无害化和资源化处理的有效手段之一。为此提出了一种基于烟气循环的燃煤耦合污泥焚烧系统,该系统中污泥通过单独的焚烧炉焚烧而非向煤粉炉内投加,同时采用煤粉炉高温烟气再循环促进污泥焚烧。采用管式炉、热重分析仪和X射线荧光光谱分析仪,研究了该系统中污泥燃烧特性及重金属迁移特性。分析了污泥含水率对燃烧特性的影响以及炉温、气体成分对重金属迁移特性的影响。结果表明,含水率的增加不利于污泥燃烧;炉温的增加有利于强挥发性重金属转化成气态从而降低残留率。升高O_(2)体积分数对不同重金属的残留率产生不同影响。CO_(2)体积分数升高会增加重金属的残留率,这是因为高体积分数的CO_(2)会降低燃烧温度,将重金属转变为稳定的金属氧化物并降低残留焦炭的孔隙率。相反,H_(2)O体积分数的升高会降低重金属的残留率,这是因为H_(2)O的存在提升了燃烧温度和焦炭的孔隙率。

内燃机燃烧室耦合零件系统过渡工况的传热模拟

内燃机的起动、停车或加载过程会引起燃烧室零件的急剧加热或冷却,从而导致零件温度场发生剧烈变化,在零件表面产生远远高于静态应力的动态热应力或准静态热应力,造成高温零件的疲劳失效。为了求解燃烧室耦合三维零件系统过渡工况的非稳态温度分布,建立了相应的耦合传热数学和物理模型,并在此基础上建立了复杂运动边界上单元的有限元离散理论,该理论是耦合三维零件系统过渡工况计算机数值分析的基础。

超级芦竹在CFB燃烧过程的积灰特性实验研究

超级芦竹是一种新型能源植物,具有固碳能力强、发热量高的特点。为研究超级芦竹燃用过程的灰沉积问题,在小型(0.2 t/d)循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)上进行了超级芦竹的纯燃以及其与煤共燃的实验,利用空冷取样探针,结合扫描电子显微镜耦合能谱仪(SEM‒EDS)、X射线衍射仪(XRD)及FactSage 8.2热力学计算软件,研究了燃烧过程的积灰特性。研究结果显示,超级芦竹在CFB纯燃时,取样探针上形成致密烧结灰层。灰层富含碱金属钾(K)且主要以KCl、K_(2)SO_(4)等低熔点矿物存在。同时,氯元素(Cl)的存在也导致取样探针发生严重腐蚀。当超级芦竹与煤耦合燃烧时,沉积灰中的K、Cl、硫(S)含量及对应的低熔点硫酸盐/硅酸盐含量逐渐降低,受热面积灰倾向明显减弱。同时飞灰中高熔点钾/钙/钠硅铝酸盐含量相应地增加,飞灰灰熔融特征温度得以提升,研究结果为CFB清洁高效利用超级芦竹提供了可行性借鉴。

热声耦合燃烧振荡中火焰锋面识别分析

针对火焰图像中火焰锋面位置难以确定的问题,通过自行开发MATLAB程序和恒定强度阈值算法对图像中的火焰锋面边界进行识别和优化,对图像的二值图进行形态学处理,获得时域内火焰锋面的归一化面积曲线;利用Labview程序实现高速照相机、光电倍增管和麦克风的同步触发,结合频谱信息得到相同周期内的归一化面积脉动和热释放率脉动。分析后显示,两者变化趋势基本相同,皮尔逊相关系数为0.915,为极强相关关系,验证了此方法的可行性。

LNG槽罐车泄漏-燃烧耦合演化特性分析

为分析液化天然气(LNG)槽罐车泄漏燃料着火造成的"泄漏-燃烧-热反馈-槽罐内升温升压-强化泄漏"事故链演化过程,基于我国典型槽罐车工况,构建泄漏-燃烧耦合发展模型,研究泄漏相态、储罐充装率和泄漏孔径对该类泄漏事故演化过程的影响特性。结果表明:液相泄漏时,泄漏速率与燃烧反馈热流之间往往出现正反馈演变,造成LNG储罐内压强突然急剧升高爆炸;低充装率储罐在泄漏初期危险性较高,而高充装率可达储罐峰值压强更大;在一定孔径范围和充装率条件下,储罐内可达峰值压强随孔径的增大而呈减小趋势。