直流煤粉燃烧器壁温分布的数学模型

通过研究煤粉直流燃烧器的壁温分布,提出一组计算煤粉直流燃烧器传热特性参数的数学模型。其离散数值解和现场测试的数据结果十分一致。研究表明:停投煤粉燃烧器时的壁温高于正常运行时的燃烧器壁温,比较容易烧坏。

单煤粉颗粒着火特性的激光辅助高速摄像测量

针对煤粉的着火特性,基于平面火焰燃烧器,应用自行开发的连续激光辅助高速摄像的测量方法对煤粉颗粒的着火过程进行了连续捕捉,系统地研究了空气条件下着火过程中的单煤粉颗粒的尺寸、形貌、温度和着火延迟特性.研究发现环境温度1 800 K的空气气氛下,粒径分布为74～98μm的神华烟煤为均相着火;煤粉颗粒析出的挥发分首先氧化燃烧并形成球形的包覆火焰;待挥发分消耗后,继而发生煤焦异相的着火燃烧;煤粉颗粒温度分布进一步证明了煤焦燃烧是非均匀的.

基于数值模拟的直流煤粉燃烧器风量分配拟合计算方法

本文包括三个方面的内容:首先,提出了一种直流燃烧器各二次风喷口风量分配的拟合计算方法;然后,使用数值模拟手段,确定了计算过程中的关键阻力曲线;最后,以某台直流燃烧器机组为例,进行实际计算,并于冷态试验数据进行对比,得出了该燃烧器实际运行中的风量分配规律。

煤粉在平面火焰携带流反应系统中着火延迟特性试验

采用自行搭建的可实现高温（1 750K）高加热速率（10^5~10^6 K/s）的平面火焰携带流反应系统试验平台进行煤粉的着火延迟试验研究。通过图像采集系统获得了煤粉燃烧瞬时图像,并通过对煤粉燃烧瞬时图像的后期处理获取煤粉的发光强度随时间变化的趋势,以及不同煤粉着火延迟时间。结果表明,各种煤粉的发光强度曲线有类似的趋势,每条曲线都存在一个光强的极大值,其中兴义（XY）电厂无烟煤着火延迟时间最短,鸭溪2号煤（YX2）着火延迟时间最长,该结果可为锅炉煤粉燃烧器的设计提供参考。

平焰型粉煤气化技术的实验研究

介绍了开发的平焰型粉煤气化技术及其在一套3 t/d煤气化实验装置的实验运行情况。实验结果表明:平焰型煤气化技术在气化性能指标及气化炉内温度分布等方面比传统的顶置单烧嘴气化技术具有一定优势,实验装置运行稳定。结合计算流体力学(CFD)对平焰型气化炉内的流场特点进行了分析,揭示平焰型烧嘴能够提高湍流强度,从而增加煤粉颗粒和氧化剂之间的湍流混合,提升气化过程的整体反应速率。初步的实验结果和计算分析验证了平焰型气化技术的可行性,具备工程放大条件。

燃煤碳烟生成的实验研究

本文利用Hencken型的平面燃烧器,以激光诱导白炽光(LII)和平面激光诱导荧光(PLIF)系统对燃煤碳烟的生成进行在线测量。对直径4～12 mm的煤柱颗粒开放式燃烧的OH和碳烟颗粒进行PLIF和LII的实验结果表明,燃煤形成碳烟和挥发分火焰几乎同时出现和消失,煤柱产生碳烟的持续时间约和煤柱颗粒的粒径的1.8次方呈正比。碳烟多在煤柱上方两翼产生,但是雷诺数大于100时会出现脱体造成分布的变化。燃煤产生的碳烟主要是在挥发分火焰的内部产生的,有时会出现集中喷射生成的现象。

加压富氧条件下单烟煤颗粒的着火燃烧特性

本文利用自行研发的加压可视化平面火焰携带流反应系统,通过激光辅助显微高速摄像,结合颗粒轨迹追踪算法,详细研究了1400 K、0.1~0.5 MPa压力下,富氧和空气气氛中微米级离散烟煤颗粒的着火燃烧特性。结果表明,随着压力上升,挥发分析出受到抑制,氧扩散速率降低,烟煤颗粒的着火延迟时间增大,挥发分燃烧阶段推迟,并且加压条件下的挥发分火焰温度更高;此外,相同压力和相同氧浓度下,富氧气氛对于煤粉的着火具有抑制作用。

不同煤种下单颗粒煤粉着火特性研究

煤粉颗粒的着火特性研究对于工业锅炉中煤的高效清洁利用和燃烧器稳定安全的运行具有十分重要的作用。本文基于平面火焰燃烧器,搭建了连续激光辅助高速摄像的光学测量系统,并结合自行开发的颗粒识别与追踪算法、着火时间判定方法、双色测温法等方法,开展了对不同煤种着火方式、着火延迟、着火温度等特性的研究。结果表明:烟煤和褐煤的着火方式为均相着火,且褐煤在脱挥发分过程中存在煤粉颗粒破碎的情况,而无烟煤的着火方式为异相着火;煤等级越低的煤着火延迟时间越短,着火时颗粒温度越低,着火越容易。

加压富氧下单煤粉颗粒燃烧的光学诊断研究

加压富氧环境下煤粉的着火燃烧特性研究,对于工业锅炉和燃烧器的安全与稳定运行具有十分重要的指导意义。本文基于加压携带流式反应器,通过宏观与微观拍摄相结合的方式,对神府煤在0.1~0.5 MPa加压富氧环境下的着火与燃烧特性进行了研究。结果表明:加压下挥发分着火延后但燃尽加快,且在挥发分燃烧后期火焰呈现不规则形态,促进了焦炭的着火;加压下更低的氧扩散率抑制了焦炭的燃尽。

煤粉燃烧过程颗粒物群平衡–反应器网络耦合模型研究

煤粉燃烧过程的颗粒物生成机理复杂,且受流场影响显著,因此发展流场耦合的颗粒物生成模型对碳中和约束下火电机组灵活运行的颗粒物控制十分重要。本文提出了一种将描述颗粒物生成的群平衡模型框架与反应器网络模型耦合的建模方法,可在适宜的计算量下刻画流场特性对颗粒演化动力学的影响。针对用于研究煤粉燃烧颗粒物演化的多元扩散平焰燃烧器,本文建立了一维级联的多反应器网络模型,表明可通过模型参数的调节准确复现流场关键温度分布特性。进而验证了群平衡–反应器网络耦合模型对煤粉燃烧过程的细颗粒物粒径分布特性具有良好的预测能力。