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。

醇基燃料燃烧器的优化设计

为了强化醇基燃料的燃烧效果,降低NOx的排放量,对轻油燃烧器进行优化,设计出旋流器和烟气回流装置。采用数值模拟的方法,研究不同的旋流角度、旋流叶片的个数和回流口宽度下炉内温度分布规律及炉膛出口处NOx浓度的排放量。研究结果表明:旋流叶片角度从20°增大到60°时,火焰温度呈先降低后升高的趋势。炉膛出口处NO浓度也是先减小后增大。当旋流叶片角度成40°时,炉膛内的局部高温区面积最小,且炉膛出口处NO浓度排放量最低;旋流叶片的个数从8个增加到16个时,炉膛内火焰充满度逐渐增加,温度也不断升高,而炉膛内的高温区面积呈先减小后增大的趋势,出口处NO浓度的排放量也是先减小后增大。当旋流叶片有12个时,出口处NO浓度的排放量最低;回流口宽度从0 mm增大到30 mm时,炉膛温度逐渐降低,火焰长度也不断减小,且出口处的NO浓度排放量也减小。当回流口宽度为30 mm时,炉膛出口处NO浓度的排放量最少,且比无回流口时降低了54%。

低浓度瓦斯金属纤维燃烧技术与实验研究

为了减少煤矿低浓度瓦斯排放、降低大气污染,实现国家节能减排目标,开展了低浓度瓦斯金属纤维燃烧研究。分析了低浓度瓦斯采用金属纤维燃烧存在的优势;基于低浓度瓦斯易燃易爆特性、气体中含有灰尘和水分等因素,选择含有稀有金属钇的集束铁铬铝长纤维针织物制作低浓度瓦斯金属纤维燃烧器;进行了燃烧器的结构、热负荷及金属纤维辐射面积等设计;最后开展了燃烧实验。结果表明:低浓度瓦斯采用金属纤维燃烧器燃烧时,其甲烷体积分数下限为5.0%;金属纤维燃烧器的金属纤维织物内侧温度与燃烧强度呈负相关;金属纤维燃烧器的气流分布板内侧温度则随着燃烧强度增加呈现先升后降,在瓦斯甲烷体积分数为8.1%、燃烧强度为400 kW/m^(2)时,气流分布板内侧温度最高,达到248℃,远低于甲烷的热自燃温度,低浓度瓦斯采用金属纤维燃烧器燃烧不易发生回火。

基于调峰场景下的亚临界切圆燃烧锅炉灵活性挖掘

为了提高燃煤发电机组锅炉低负荷稳燃、宽负荷脱硝、快速变负荷速率、快速启停和调峰辅助服务等能力,挖掘亚临界切圆燃烧锅炉灵活性潜力,以某电厂600 MW亚临界燃煤机组为例,采用直流燃烧器垂直浓淡改造技术、磨煤机动态分离器技术和省煤器旁路烟道技术对锅炉进行综合改造。通过锅炉性能试验,比较分析了改造前后锅炉的主要性能指标。试验结果表明:改造后机组最低稳定燃烧负荷由额定负荷的40%下降到30%;改造后,最低稳定燃烧负荷下脱硝系统入口NO_(x)平均质量浓度为239.73 mg/Nm^(3),比改造前低168.53 mg/Nm^(3);经过动态分离器改造的磨煤机煤粉细度R_(90)可实现25%~38%的调节范围,煤粉细度R_(200)可实现2%~5%的调节范围;改造后,30%额定负荷脱硝系统入口烟气温度高于300℃。600 MW亚临界机组灵活性改造的成功案例,可为火电机组柔性化转型提供借鉴和启示。

低碳链卤代烃临界灭火浓度预测模型研究

在碳中和、碳达峰的背景下,筛选环境友好型气体灭火剂的任务具有一定的紧迫性。目前,针对低碳链卤代烃气体,尚缺乏一种有效的临界灭火体积分数预测模型。将试验与理论分析相结合,基于因次分析法选取相关参数,以16种典型含氟气体的分子理化性质和分子结构为基础数据,采用无量纲分析法构建了临界灭火体积分数预测模型。与新型低碳链卤代烃的试验数据的对比分析说明,该模型能够有效地用于预测低碳链卤代烃气体的临界灭火体积分数,为新型卤代烃的快速筛选和研发提供一定的理论基础和重要的技术支撑。

600MW锅炉旋流燃烧器超低负荷稳燃数值模拟研究

为了实现锅炉在高负荷情况下整体燃烧工况变化不大,整体运行较优化前无大变化,另外在20%额定负荷情况下燃烧器能够保证煤粉稳定燃烧的目标,对600MW锅炉旋流燃烧器提出了优化方案,并开展了数值模拟优化研究。通过结果对比,提出了适当缩小浓缩器内径的最优方案。

水平浓淡燃烧器气固流动特性试验研究

在水平浓淡燃烧器的实际应用中,燃烧器的分离性能主要受分离挡板数量及布置方式的影响。该文在一挡板对称布置、一挡板不对称布置、三挡板不对称布置3种不同的方式下,通过调整燃烧器一次风挡板角度,对3种布置方式下燃烧器的阻力特性、浓淡风比及浓缩比进行了研究,旨在确定一次风挡板角度与分离挡板对燃烧器浓淡分离的影响,以便提高水平浓淡燃烧器的性能。结果表明,燃烧器挡板角度的调整对燃烧器的总体阻力特性影响很小;燃烧器挡板偏转对于燃烧器整体以及浓淡两侧的气流速度都有一定的影响,且对淡侧影响较大;燃烧器的浓淡分离效果随挡板偏角的增加而显著增加,且三挡板非对称布置的浓淡分离效果最好。

低NO_x旋流燃烧器一、二次风混合特性分析

在设计的新型低NOx旋流燃烧器中,采用温度示踪法研究一、二次风的混合情况。通过分析冷态煤粉浓度的分布及煤粉高浓度区域面积的大小,得到:中心管扩角越小,二次风混入越晚,冷态高煤粉浓度区域面积越大;一次风率为0.2、一次风速为15m/s、直流二次风速为25m/s时冷态高煤粉浓度区域面积较大,有利于降低NOx的生成;内二次风旋流开度减小较外二次风旋流开度减小对冷态高煤粉浓度区域面积的影响大;内旋流强度为1.35、外旋流强度为1.56为最佳的试验工况。

1000MW超超临界锅炉燃烧调整的试验研究

对某电厂1 000MW燃煤锅炉进行了燃烧优化调整试验,分析了一次风配风均匀性、煤粉细度、燃烧器配风、运行中氧的体积分数以及燃尽风率对锅炉效率的影响.结果表明:对同层燃烧器外二次风采用两端和中间开度大的配风方式可以改善由于大风箱两端进风引起的沿炉膛宽度方向氧气的体积分数偏差.随着炉内氧气的体积分数增加,锅炉的热效率先提高后降低.当氧气的体积分数在3.0%左右时,锅炉热效率达到最高.随着燃尽风率的逐渐降低,锅炉热效率和NOx排放质量浓度逐渐提高.综合考虑锅炉效率、NOx排放质量浓度以及屏式过热器管壁金属温度,在额定负荷下,燃尽风率以保持在25%左右为宜,此时锅炉热效率为93.9%,NOx排放质量浓度为306.1mg/m3.

全氟己酮灭火剂临界灭火浓度测试研究

基于质量守恒原理,建立适用于液态灭火剂的改进型杯式燃烧器实验装置,并通过实验测试和理论计算,研究全氟己酮灭火剂对乙醇的临界灭火浓度。结果表明,灭火剂流量与蠕动泵转速呈线性关系,当蒸发器初始温度为90℃时,可确保不同流量下的全氟己酮快速汽化,进而实现灭火剂的连续稳定输送。全氟己酮对乙醇燃料的临界灭火浓度为5.6%,且受空气流量影响小。

低甲烷浓度煤层气部分预混式旋流燃烧器燃烧特性的实验研究

针对低甲烷浓度煤层气的特点,设计了150kW部分预混式旋流燃烧器,实验研究了燃烧器结构对低甲烷浓度煤层气燃烧的影响,考察了低甲烷浓度煤层气在燃烧器内的速度分布特性、旋流强度及甲烷浓度变化对温度分布的影响规律。结果表明：加装钝体结构的旋流燃烧器在燃用甲烷体积分数为20%的煤层气时,火焰长度降低,射流刚性增强,燃烧高效稳定;Z轴的逆轴向速度梯度范围随着直旋配风比的增加逐渐增大,射流刚性提高,中心回流区域变大;R轴的逆轴向速度梯度范围随着距离燃烧器喷口距离的增加逐渐缩小,回流区域变小,卷吸高温烟气的能力下降,不利于高效稳定燃烧;燃烧器喷口中心处的旋流强度随热负荷的增加而逐渐增大;当热负荷增加到50%以后,旋流强度随过量空气系数的增大而小幅度波动;当煤层气中甲烷体积分数为20%~30%时,随着甲烷浓度的增加,燃烧器出口的火焰形状呈现出变短变窄的趋势,燃烧稳定性提高,出口温度不超过1 000K,可以有效避免喷口被烧坏。

水平浓缩燃烧器在670t/h燃用无烟煤锅炉上的应用研究

焦作电厂６７０ｔ／ｈ锅炉燃用煤质为无烟煤、低挥发分贫煤，运行中主要存在低负荷稳烯能力差、结渣等问题，为此采用水平浓缩煤粉燃烧器对原燃烧器进行改造。文中给出新型燃烧器及百叶窗煤粉浓缩器的设计及运行参数。改造后燃烧器实现了５０％负荷长期无油稳定运行，锅炉燃烧效率提高，没有发生结渣影响运行的现象。

径向浓淡旋流燃烧器NO_x排放和燃尽率的试验研究

在设计热功率为1 MW的热态模化实验台上,研究了带有燃尽风的径向浓淡双调风旋流燃烧器的运行特点,得到燃尽风布置的相对位置、一次风率、内二次风率、外二次风率以及二次风旋流强度对NOx生成和飞灰含碳量的影响.结果表明:旋流对冲的煤粉浓淡燃烧配合采用燃尽风(OFA)空气分级燃烧技术,对降低NOx的生成和减少飞灰含碳量非常有益;只有合理地设计和布置OFA燃烧器,才能在降低NOx生成量的同时,尽量减少飞灰含碳量;增大一次风率时,NOx的生成量先增加后减少,而飞灰含碳量先减少后增加;增加内、外二次风的旋流强度,NOx的生成量不断提高,而飞灰含碳量则呈现降低趋势.

水平浓淡煤粉燃烧器的研究

文中对四角布置的水平浓淡煤粉燃烧器进行了试验研究和理论分析，并与ＷＲ燃烧器进行了对比性研究。结果表明：水平浓淡燃烧器比ＷＲ燃烧器的着火提前、着火稳定性的调节范围更宽广。同时，深入分析了浓淡煤粉燃烧器稳定着火的机理，对最佳煤粉浓度进行了定量分析，计算结果与本试验数据的偏差为１７４％。

国外低NO_x煤粉燃烧器的研究进展及发展趋势

介绍了国外阶段燃烧型、浓淡偏差燃烧型、烟气再循环燃烧型3种低NOx煤粉燃烧器的技术原理。在总结国外新型低NOx煤粉燃烧器技术的基础上,对开发国产新型低NOx煤粉燃烧器提出了一些建议。

多喷嘴对置式水煤浆气化炉内气体浓度分布的常压热态试验研究

多喷嘴对置式水煤浆气化炉内气体浓度的变化与炉内流场分布以及气化反应过程密切相关。采用自行研制的水冷探针及气体预处理系统,对实验室小型四喷嘴气化炉炉膛中主要气体(CO2,CO,H2,O2,CH4和Ar)的体积浓度分布在常压下进行了热态测试。试验结果表明:相同操作条件下沿炉膛轴向和径向气体浓度差异明显,由炉壁至炉膛中心,CO2、O2浓度逐渐增加,CO、H2浓度逐渐降低;喷嘴平面上、下气体组成差别很大,沿气流方向越靠近炉膛出口,这种差异越小。

水平浓淡风煤粉燃烧器炉内空气动力场的试验研究

在１２５ＭＷ锅炉模拟试验台上，比较了水平浓淡风煤粉燃烧器在不同侧二次风风速下的炉内空气动力场，结果表明，侧二次风与一次风动压头之比在１～２．４之间时，炉内空气动力场变化不大，旋转气流切圆直径适中，充满度良好。侧二次风风速接近于三次风风速时，炉内旋转气流的切圆直径明显增大，气流旋转强烈，出现气流贴墙现象。热态运行时则易出现结渣和高温腐蚀，本文的研究为这种燃烧器的应用提供了依据。

旋流燃烧器内外二次风率变化对NO_x排放和燃尽率影响的试验研究

在西安交通大学1MW热态煤粉燃烧试验炉上,采用2台双调风旋流燃烧器对冲燃烧,对神华优质烟煤、河津劣质烟煤、长治贫煤这3种煤进行了热态模化试验。结果表明:内、外二次风率的变化,对NOx的生成和飞灰含碳量的影响较为显著,适当增加内、外二次风率时,有利于飞灰含碳量的降低,但同时也造成NOx排放量的增加;当内、外二次风率过大且过早地混入一次风中时,就会使得烟气中飞灰含碳量有所升高,同时也会使NOx排放量有所减少。

煤粉射流火焰的典型形态及其转捩规律

利用Hencken型燃烧器研究了一次风速度、给粉浓度和二次风氧浓度等参数变化对煤粉射流火焰形态的影响规律,得到了煤粉射流火焰形态转捩图谱.实验表明,煤粉射流火焰形态主要分为煤粉群燃火焰(亮黄色,均相燃烧主导)和单颗粒稀释火焰(暗红色,异相稀释的煤颗粒燃烧主导).挥发分含量和煤粉浓度的增大均可促使稀释火焰向群燃火焰的转捩;在二次风氧浓度较高(15.3%,)时,提高一次风速度对火焰形态的影响有限,但同时降低氧浓度到10%,,则可实现群燃火焰向稀释火焰的转捩.

精矿喷嘴粒子分散特性研究

采用一闪速炉模型,用石英沙模拟不同气流量和投料量下中央扩散型精矿喷嘴的颗粒分布情况,用偏析函数px和反应塔中间区域颗粒质量分数x_(cent)来反映颗粒的分散情况。结果表明,颗粒随工艺风的增加向中心聚集、随分散风的增加向四周分散。要使颗粒分散较好,需要工艺风和分散风对颗粒作用效果相匹配,高强度闪速熔炼需减小工艺风对颗粒向下的作用力。