Response Surface Modeling of Fuel Rich and Fuel Lean Catalytic Combustion of the Stabilized Confined Turbulent Gaseous Diffusion Flames

The Response Surface Methodology (RSM) has been applied to explore the thermal structure of the experimentally studied catalytic combustion of stabilized confined turbulent gaseous diffusion flames. The Pt/γAl2O3 and Pd/γAl2O3 disc burners were situated in the combustion domain and the experiments were performed under both fuel-rich and fuel-lean conditions at a modified equivalence (fuel/air) ratio (ø) of 0.75 and 0.25 respectively. The thermal structure of these catalytic flames developed over the Pt and Pd disc burners were inspected via measuring the mean temperature profiles in the radial direction at different discrete axial locations along the flames. The RSM considers the effect of the two operating parameters explicitly (r), the radial distance from the center line of the flame, and (x), axial distance along the flame over the disc, on the measured temperature of the flames and finds the predicted maximum temperature and the corresponding process variables. Also the RSM has been employed to elucidate such effects in the three and two dimensions and displays the location of the predicted maximum temperature.

Response Surface Methodology and Artificial Neural Network Methods Comparative Assessment for Fuel Rich and Fuel Lean Catalytic Combustion

Modeling, predictive and generalization capabilities of response surface methodology (RSM) and artificial neural network (ANN) have been performed to assess the thermal structure of the experimentally studied catalytic combustion of stabilized confined turbulent gaseous diffusion flames. The Pt/γAl2O3 and Pd/γAl2O3 disc burners were located in the combustion domain and the experiments were accomplished under both fuel-rich and fuel-lean conditions at a modified equivalence (fuel/air) ratio (ø) of 0.75 and 0.25, respectively. The thermal structure of these catalytic flames developed over the Pt and Pd disc burners was scrutinized via measuring the mean temperature profiles in the radial direction at different discrete axial locations along with the flames. The RSM and ANN methods investigated the effect of the two operating parameters namely (r), the radial distance from the center line of the flame, and (x), axial distance along with the flame over the disc, on the measured temperature of the flames and predicted the corresponding temperatures beside predicting the maximum temperature and the corresponding input process variables. A three-layered Feed Forward Neural Network was developed in conjugation with the hyperbolic tangent sigmoid (tansig) transfer function and an optimized topology of 2:10:1 (input neurons:hidden neurons:output neurons). Also the ANN method has been exploited to illustrate the effects of coded R and X input variables on the response in the three and two dimensions and to locate the predicted maximum temperature. The results indicated the superiority of ANN in the prediction capability as the ranges of & F_Ratio are 0.9181 - 0.9809 & 634.5 - 3528.8 for RSM method compared to 0.9857 - 0.9951 & 7636.4 - 24,028.4 for ANN method beside lower values for error analysis terms.

两级浓淡燃烧室内氨-氢-空气预混旋流燃烧过程的NO_(x)排放特性

为了掌握燃气轮机两级浓淡燃烧室内氨-氢-空气预混旋流火焰的NO_(x)排放特性和影响NO_(x)生成的动力学机制,对氨-氢-空气预混旋流燃烧过程进行了三维反应流数值模拟并开展了燃烧反应动力学特性研究.结果表明:在掺氢比为35%、压力为0.5 MPa且当量比为1.20的绝热燃烧工况下,NO_(x)排放可降至54×10^(-6)(15%O_(2)).H+O_(2)(+M)=HO_(2)(+M)是燃烧压力影响氨-氢燃料燃烧过程中NO_(x)排放的关键反应.燃烧压力的升高会促进NO与HO_(2)反应并转化为NO_(2).对于氨-氢混合燃料而言,过高的掺氢比(60%~80%)会导致NO_(x)排放显著升高,而根据壁面热损失程度的不同,适当的掺氢比(35%~55%)则有利于实现较低的NO_(x)排放(54×10^(-6)~86×10^(-6)(15%O_(2))).

贫/富甲醇换热器壳程通道堵塞的原因及处理

某公司低温甲醇洗装置在生产运行期间,出现贫/富甲醇换热器壳程富硫甲醇循环量下降、管程贫硫甲醇温度升高、再吸收塔下塔积液、热再生塔液位偏低和尾气中携带甲醇等异常工况,伴随工况恶化,净化气中二氧化碳含量和硫化物含量经常超标。为此,制定并实施了一系列在线维护方案。装置开车后富硫甲醇循环量恢复正常,装置负荷由停车前的65.0%提升至76.5%。

淬熄高度和空气分配比例对RQL燃烧室燃烧特性的影响

基于富油/淬熄/贫油(RQL)技术原理,设计一种燃气轮机低排放燃烧室.在保持燃烧室进口参数不变的前提下,研究不同淬熄结构高度及空气流量分配比例对燃烧室内流场、温度场及污染物生成特性的影响.结果表明:淬熄结构高度和空气分配比例是影响燃烧室燃烧性能的重要参数,随着淬熄结构高度的降低,燃烧室出口氮氧化物NO_(x)的排放量增加;随着富油区主燃孔与淬熄空气质量流量的空气分配比例降低,燃烧室出口NO_(x)的排放量先降低后增加,存在一个最佳的空气分配比例使NO_(x)排放量最低;热力型NO_(x)的生成量与温度高于1900 K的区域大小和最高燃气温度存在直接关系.基于此设计的燃烧室在所研究的工况下,最低NO_(x)排放量可低于35 mg/m^(3),达到了低污染燃烧室排放标准.

负压脱苯换热网络优化

利用Aspen软件结合目前常用的负压脱苯工艺中换热网络进行模拟分析,设计了几种换热网络。根据数据分析优化出相对合理的换热方案,以期达到节能降耗的目的。

六角切圆燃烧褐煤煤粉锅炉低NO_x燃烧技术研究

为了降低六角切向燃烧褐煤煤粉锅炉的 NOx 的排放量,文中对一台燃用褐煤的 670t/h 煤粉锅炉燃烧器、采用水平浓淡燃烧和分级送风技术后,进行了 NOx 排放特性的工业性试验研究。试验中研究了各种送风方式对 NOx 排放和燃烧特性的影响。试验表明,采用分级送风和水平浓淡燃烧相结合,NOx 排放浓度下降了 23%以上,达 388.3mg/m3,而锅炉效率有所提高,低负荷稳燃能力有所加强。

弯头对煤粉浓淡分离器工作特性影响的数值模拟研究

煤粉浓淡分离燃烧技术在低负荷稳燃、降低燃烧污染物排放等方面具有良好性能,得到广泛应用。由于四角切圆燃烧锅炉粉管布置要求,燃烧器前往往布置有弯头,弯头出口存在煤粉空气混合物速度和煤粉浓度分布的不均。该文采用试验和数值模拟方法,对一次风煤粉空气混合物流经弯头后形成的气、粉分布不均对浓淡分离器的工作特性的影响进行分析。试验和模拟结果表明,弯头结构和布置形式对煤粉浓淡分离器的分离效果、浓淡侧速度分布不均等都有重要影响。文中同时提出了具有前置弯头的浓淡分离器获得高分离效果及浓淡侧速度均衡的途径,为浓淡分离器的设计和运行提供参考。

水平浓淡燃烧器出口气固浓淡射流的混合特性研究

水平浓淡燃烧器出口射流在水平方向上分为浓淡两股,浓煤粉射流位于向火侧而淡煤粉射流位于背火侧,以实现稳定着火,防止炉内结渣和高温腐蚀,并起到降低氮氧化物(NOx)排放的作用,但由于浓淡两股煤粉空气射流之间仅有较薄的隔板加以分隔,因此往往存在浓淡煤粉射流是否在出口后不久即发生混合,导致浓淡分离效果丧失的疑 虑。该文通过气固两相模化实验,采用基于光学波动法的激光光纤探针对水平浓淡气固两相射流在燃烧器出口外浓淡两股射流的混合特性进行了试验研究,结果表明水平浓淡燃烧器出口气固两相射流的浓淡分离效果能在较长的射程内得以维持,从而保证了浓淡燃烧的优点。

可控煤粉浓淡旋流燃烧器着火稳燃的简化模型及其在旋流回流区中的应用

介绍了可控浓淡旋流燃烧器浓淡分离的原理及试验结果，利用回流区搅拌均匀反应热理论模型，结合风粉射流浓淡分离特点及颗粒浓度分布实验结果，通过热质交换平衡分析，建立了一个旋流燃烧器浓淡煤粉在回流区着火及气流火焰稳定性综合模型，求解得到燃烧器稳定着火燃烧的特征参数及燃烧器结构、运行参数变化对着火的影响，获得使煤粉稳燃的最小回流区长度及主流煤粉浓度，并结合工业性试验结果，对模型进行了验证。

炼厂醇胺溶剂再生过程中存在的问题及对策

介绍了四川石化公司醇胺脱硫溶剂再生装置的工艺原理、流程、特点以及贫胺液质量对尾气SO2排放的影响。针对上游装置生产过程中的异常波动对脱硫溶剂再生及制硫系统的影响,从工艺上提出了相应对策。分析了制约贫胺液质量的影响因素,针对这些因素提出工艺窄点控制方案。通过长时间对富液闪蒸罐温度压力、再生塔底温度压力以及富胺液中含油量的监测,提出了工艺优化方案：在不影响装置工艺操作的前提下,将富液闪蒸罐温度控制在65~75℃,闪蒸压力控制在0.030~0.16MPa,贫胺液出装置温度控制在（55±2）℃。针对目前再生装置运行中存在的其他问题提出了相应解决办法,为同类装置的安全平稳长周期运行提供了参考。

670t/h燃贫煤锅炉NO_x排放及稳燃特性的工业试验研究

为降低一台670t/h燃用贫煤锅炉NO_x排放并提高锅炉稳燃性能,采用水平浓淡风煤粉燃烧器技术对4层一次风进行了改造。通过炉内空气动力场测量和锅炉的燃烧调整,使锅炉NO_x排放量较改前降低了37.9％。研究了不同配风方式、给粉方式及入炉总风量变化对NO_x排放量和固体未完全燃烧热损失的影响,对燃用贫煤的锅炉的运行和改造具有一定参考作用。

哌嗪活化N-甲基二乙醇胺半贫液脱碳工艺配方优选及参数优化

哌嗪(PZ)活化N-甲基二乙醇胺(MDEA)半贫液脱碳工艺是高含碳天然气预处理能耗高问题的解决途径之一。针对某天然气处理陆上终端采用的PZ活化MDEA半贫液脱碳工艺(设计天然气处理能力为8×10^9 m^3/a,原料气中CO2体积分数为35%),采用吸收再生实验方法对系统中存在的贫液、半贫液吸收CO2性能以及富液解吸CO2性能进行考察,优选适用于半贫液脱碳工艺的胺液配方,并采用HYSYS软件建立半贫液工艺模型,对筛选出较优工艺配方下的工艺参数进行优化。结果表明:随着总胺浓度增加,贫液、半贫液吸收CO2性能及富液解吸CO2性能先增加后减小,较优总胺质量分数为40%;总胺质量分数一定时,随PZ添加量增加,贫液及半贫液吸收CO2性能先增加后减小,解吸CO2相对再生能耗先增加后降低,PZ较优添加质量分数为3%,之后随着PZ添加量的增加,解吸CO2相对再生能耗又缓慢升高,较优胺液配比(质量分数)为37%MDEA+3%PZ;模拟得到较优工艺参数为再沸器温度386.15 K,贫液吸收温度323.15 K,贫液循环量253 m^3/h、半贫液循环量1147 m^3/h。

可调煤粉浓度燃烧技术在670t/h贫煤锅炉上的应用

河南省鹤壁万和发电有限责任公司２ 号炉是配２００ＭＷ 机组的６７０ｔ／ｈ 燃煤粉四角切圆燃烧锅炉，１９９８ 年３ 月应用浙江大学热能工程研究所开发的双稳可调浓淡煤粉燃烧器对原第二、第三层直流燃烧器进行改造。改造后连续运行至今的实践表明：在４５％ ～５０％ 负荷下调峰，可不投助燃油稳定燃烧。在同样工况下，改后的飞灰可燃物含量在高负荷（２００ＭＷ）和低负荷（１００ＭＷ）时分别从１．８３％ 和１．３２％ 下降到１．１２％和１．１７％ 。取得良好节油经济效益。图６ 表９

煤粉浓淡旋流燃烧器空气动力学特性的数值模拟

将湍流重整化群 ε方程与 Zhang Jian提出的新代数应力模型结合 ,用于模拟煤粉浓淡燃烧器喷口强旋转流场。通过对 7个工况流场的计算 ,并与实验结果比较 ,得出燃烧器喷口流场随参数变化的规律 。

文丘里浓淡煤粉燃烧器的分离特性和阻力特性研究

通过对不同结构尺寸的文丘里管内气固两相流动的数值模拟,研究文丘里浓淡煤粉燃烧器的分离特性和阻力特性与文丘里管结构尺寸的关系,为设计和应用新型的浓淡煤粉燃烧器提供理论依据。该浓淡煤粉燃烧器将在防止燃烧器区域结渣,降低氮氧化物(NOx)排放和改善劣质煤着火特性方面发挥作用。

分离涡方法模拟浓淡气固射流两相非稳态流动特性研究

利用分离涡模拟(Detached eddy simulation,DES)这一新型湍流模拟技术对撞击式浓淡燃烧器内部和出口射流的气固两相流动结构进行了模拟,获得了浓淡燃烧器出口射流的旋涡拟序结构,模拟了射流出口旋涡生成、发展和脱落的规律。对于颗粒场,应用了Lagrangian方法跟踪颗粒运动,获得了浓淡燃烧器出口射流中不同Stokes数颗粒在射流流场旋涡拟序结构作用下的运动扩散规律。结果表明,射流外边界处的大涡是引起浓淡侧小颗粒相互混合的主要因素,而煤粉气流中Stokes数大于1的颗粒在射流中基本不会发生浓淡混合现象,燃烧器下游的浓淡分离效果可以在较长的距离内得到保持。

可调浓度煤粉浓淡燃烧器的数值模拟

采用包括脉动频谱随机轨道模型等气固多相流模型 ,对新型撞击式可调浓度煤粉浓淡燃烧器内部的气固多相流动进行了数值模拟。研究来流速度、撞击块高度、隔板位置等因素对气相速度场、隔板两侧配风均匀性、颗粒浓度、浓淡分离比的影响 ,并和仪器模化实验进行对比 ,计算结果和实验吻合较好。通过分析浓淡分离过程中若干问题的机理 ,得到了具有工程应用价值的结论。

催化剂Pd/γ-Al_2O_3上Pd的双态行为

采用模拟配气系统和 XPS技术研究了活化气体的氧化还原特性对催化剂中 Pd质量分数为 7%的 Pd/γ- Al2 O3催化活性的影响 .得出 :催化剂经过贫燃保持 /贫燃下降或富燃保持 /贫燃下降处理后 ,催化剂失活 ,表面钯以 Pd O形式存在 ;经过贫燃保持 /富燃下降 ,富燃保持 /富燃下降 ,或富燃保持 /等化学计量下降处理后 ,催化剂被活化 ,表面钯以Pd0 形式存在 .Pd0 的钯对混合配气的催化活性比 Pd O的高得多 .催化剂活性具有可逆性 .等化学计量的气体具有保持催化剂活性的功能 .

煤粉浓淡旋流燃烧器喷口气固两相流动的数值模拟

在实验基础上 ,运用 RNG-ASM和 FCFSRT模型对煤粉旋流浓淡燃烧器的气固两相流进行数值模拟 ,并与实验结果进行对比 ,得出了合理的颗粒速度场和浓度场 ;比较和计算了浓缩和未浓缩的颗粒场特性 ,说明了浓淡分离燃烧器的浓淡燃烧的机理 ;最后对浓淡分离燃烧器煤粉混合特性作了数值模拟 ,指出了煤粉浓淡混合的区域。图 1 0参