增压富氧焚烧垃圾近零排放电站技术经济性分析

提出了一种新型增压富氧焚烧垃圾近零排放电站的设计概念,采用液态排渣增压垃圾焚烧锅炉,增加制氧装置与烟气压缩净化回收系统。以日焚烧1100t城市垃圾的汽轮机发电机组为例,计算了炉膛压力分别为0.5,1.0,1.5 MPa下发电机组的经济性,并与常压富氧焚烧技术进行对比。结果表明：由于锅炉炉膛压力增高,烟气中水蒸气的凝结热可用于加热汽轮机低温凝结水,减少汽轮机抽汽量,增加汽轮机发电功率,发电机组输出功率可达到25 MW左右;空气分离制氧电耗约占发电量的34%,CO2压缩电耗占发电量的5%,低于常压富氧焚烧。综合考虑电站其他辅机电耗后,0.5-1.5 MPa炉膛压力下的增压富氧焚烧垃圾发电机组的净效率可提高9.31%-9.90%。

增压富氧燃烧烟气辐射特性宽带关联k模型

针对增压富氧燃烧方式下烟气中高浓度H2O和CO2混合气体的辐射换热问题,以改进的宽带关联k分布模型为基础,建立了CO2气体4.3μm多谱带合并带的分段处理模型,并与逐线计算和简化模型的计算结果进行对比,结果表明,随着压力的增大,该分段模型与逐线计算结果吻合较好,与简化模型相比,计算精度大大提高。针对电站燃煤锅炉采用富氧燃烧方式炉内H2O和CO2的生成状况,基于以上模型计算得出不同压力下H2O和CO2各谱带的吸收系数,并计算了不同温度和压力下混合气体的辐射强度和发射率,结果显示:在相同的压力下,混合气体的辐射强度和发射率随着温度的升高而升高;当压力由0.1MPa逐渐升至1.5MPa时,辐射强度和发射率逐渐增大,但二者的相对变化却逐渐减小。

增压富氧煤燃烧烟气焓值计算方法的研究

在1 MPa压力及富氧条件下煤在炉内燃烧产生以CO2为主要成分的高温高压烟气,由于烟气中的CO2和水蒸汽均为距离液态较近的气体、且二者占95%以上的体积份额,不能视为理想气体,因此烟气的焓值不能采用常压锅炉燃烧烟气计算焓值的方法。将烟气看成是几种实际气体的理想混合物,基于热力学的维里方程和余函数,推导出增压富氧燃烧条件下烟气焓值的计算方程,基于实际工况进行了计算,并与假设为理想气体混合物的计算结果进行了比较,可为增压富氧燃烧热力设备的设计提供可靠准确的基础数据。

增压富氧条件下碳颗粒燃烧特性的研究

对增压富氧条件下碳粒的燃烧速率进行了理论研究。主要考察了增压富氧条件下压力和粒径对碳粒燃烧速率的影响,以及常压下O2/CO2摩尔比对碳粒燃烧速率的影响。计算结果表明:增加气体压力能明显地提高碳粒的燃烧速率,但是当压力升高到一定程度后,继续升高压力对燃烧速率的影响逐渐减小。当粒径由75μm增加到175μm,碳的燃烧速率会随着粒径的增加而增大,但是随着粒径的增大压力对燃烧速率的影响越来越小。在常压下,碳粒的燃烧速率随着O2/CO2摩尔比的增大而增加。

O_2/CO_2气氛下生物质半焦加压燃烧特性的实验研究

利用Thermax500加压热重分析仪(PTGA),研究了压力对木屑半焦富氧燃烧反应特性的影响。结果表明,压力从0 MPa升高到1.0 MPa,半焦燃烧反应向低温方向移动,反应速率加快,促进了燃烧反应的进行。压力由1.0 MPa继续升高,其对燃烧的促进作用减弱。当压力由1.3 MPa升高到1.6 MPa时,半焦燃烧反应反而向高温方向移动,同时反应速率减慢,过高的压力对燃烧反应起抑制作用。

不同燃烧压力下煤粉富氧燃烧特性试验研究

为了研究不同燃烧压力下煤粉的富氧燃烧特性及烟气成分,运用加压固定床燃烧反应试验系统对不同燃烧压力下的煤粉进行了富氧燃烧试验,结果表明:随着燃烧压力的增大,燃烧中心的温度也随之增大,当燃烧压力大于3.0 MPa时燃烧中心的最高温度不再明显增大,维持在750℃左右;随着燃烧压力的增大,煤粉的着火时间不断缩短,煤粉的燃尽时间先减小后增加,当燃烧压力大于3.0 MPa时,煤粉的着火时间与燃尽时间随着压力的增大不再发生明显的变化;随着煤粉的燃烧,O_2浓度先下降后上升,最后达到进气浓度,当燃烧压力大于3.0 MPa时,O_2浓度在前3 min内的降速较快,说明在此工况下的煤粉燃烧剧烈;CO_2浓度先下降后上升再下降达到进气浓度;CO浓度先上升后下降,随着燃烧压力的增加,燃烧过程中产生的CO浓度降低。

高压O_2/CO_2气氛下煤焦理论计算研究

研究表明在6MPa压力,富氧浓度为30%的条件下的增压富氧燃烧的经济性可以达到最佳。在此气氛下用一个简单的燃烧模型对碳球燃烧的情况进行理论计算,与空气气氛下的燃烧情况作对比,得到增压富氧燃烧在煤粉的燃烧时间和对烟气捕集回收二氧化碳上的优越性。从而为增压富氧燃烧的进一步发展提供理论基础。

高高原环境下富氧对纸箱燃烧特性的影响

高高原机场生活区均设有人工增氧设施,固体材料在低压富氧环境下的火行为将发生明显变化。从传热传质角度推导了压力和氧浓度对固体燃烧速率的影响规律,在自主设计的低压富氧舱中开展纸箱着火实验,对燃烧过程中的质量燃烧速率、火焰形态和火焰温度等参数进行测量,以期为高高原机场室内消防安全提供一定的依据。结果表明,纸箱燃烧速率与压力和氧浓度之间的关系为m″∝C_(1)p^(2/3)Y^(4/3)O_(2,∞)+C_(2)p^(2)Y^(4)O_(2,∞),并通过实验结果拟合得到经验式。在60 kPa时,随着氧浓度从21%提升到33%时,热释放速率增大63.56%,总产热量增大8%,火焰最高温度提升19%,火焰形状由细高型变为宽低型,颜色由蓝黄色逐渐转为明亮色。通过富氧能明显减弱低压对纸箱燃烧的抑制作用,火灾危险性也随之增大。在高氧浓度下,压力与质量损失和产热量呈弱相关。

循环流化床锅炉富氧燃烧技术应用的研究

富氧燃烧应用于循环流化床锅炉是一种创新型节能技术,CFB锅炉富氧助燃结合了CFB锅炉和富氧燃烧技术共同的优点。本文主要介绍了当前富氧燃烧应用于循环流化床的研究进展和成果,讨论了富氧燃烧技术应用于CFB锅炉的方案实施措施。

高原条件下柴油机性能影响及恢复研究进展

柴油发动机是物资运输、工业生产、工程建筑和军用装备重要的动力源,高原环境中大气压力、环境温度、空气含氧量均不同程度降低,导致柴油机缸内燃烧急剧恶化,对其使用状况产生较大限制。总结了高原环境对柴油机动力性能、起动性能、排放特性等方面造成的影响,从增压系统优化、喷油策略优化、含氧燃料优化3个角度,综述了高原条件下柴油机性能恢复的前沿技术,并探讨了下一步的可能发展方向,包括燃烧机理研究、高原含氧燃料、富氧燃烧技术。

增压富氧条件下锅炉高温过热器换热特性分析

以300 MW燃煤发电机组为研究对象,在不同烟气流速条件下,建立高温过热器优化模型。以单位时间内相同换热效果下高温换热器投资总费用最低为目标,得到增压富氧燃烧气氛下高温过热器的最佳设计结构和理想烟气流速。通过设置4种不同扰动工况下的边界条件,研究高温过热器蒸汽出口温度和动态响应时间的变化规律。结果表明:与空气气氛相比,增压富氧气氛下高温过热器蒸汽入口流量、烟气入口流量、蒸汽入口温度、烟气入口温度分别增加10%时,汽温响应时间分别缩短11.88、7.92、10.89、6.93 s,蒸汽出口温度变化量分别减少0.40、0.33、0.20、5.34 K。

锅炉控制系统的优化设计

文章结合实际情况,分析了锅炉控制技术的发展情况和应用现状,探究了锅炉燃烧控制系统与锅炉主蒸汽压力控制系统的优化设计,讨论了锅炉控制系统的实现路径。

低气压富氧环境对典型织物燃烧特性的影响

室内富氧可满足人们在高高原地区的补氧需求,同时也会带来额外的火灾隐患。该文模拟高高原低压富氧环境,研究低气压下(60.5 kPa)不同氧浓度(21.0%、27.0%、33.0%和39.0%)对室内典型织物——纯棉和涤纶燃烧过程的影响,分析了织物火焰形态、点燃时间、质量损失速率、热释放速率和总热释放量等燃烧核心参数的变化。实验结果表明:在低压常氧环境下,纯棉和涤纶的点燃时间分别缩短了3.6%和7.8%,有焰燃烧时间分别增加了46.8%和197.0%,涤纶熔滴燃烧时间增加了3.0倍。随着氧浓度增大,2种材料的点燃时间、质量损失速率的达峰时间和热释放速率达峰时间均缩短,火焰高度有所增加,质量损失速率峰值和热释放速率峰值均大幅增加。涤纶燃烧效率提高了68.1%,总热释放量增加了1.2倍,且熔滴燃烧时间增加了3.1倍,纯棉燃烧变化则不明显。若以热释放速率峰值作为火灾危险性的判断依据,则织物在气压为60.5 kPa、氧浓度约为30.0%的条件下燃烧与在常压常氧下燃烧发生火灾的危险性相当。

增压富氧条件下碳颗粒燃烧模型

对碳颗粒在增压富氧环境下的燃烧速率进行了理论研究。计算了不同粒径碳粒在常压以及增压富氧条件下的燃烧速率,并和增压空气条件下碳粒的燃烧速率进行了对比。主要考察了压力和粒径对碳粒燃烧速率的影响。介绍了计算结果。

GH4061合金在高压富氧环境下的燃烧行为

基于自主研制的金属富氧燃烧实验设备,在O_(2)浓度为99.5%、压强为3.5~25 MPa条件下,对GH4061合金进行了燃烧实验,使用高速相机、SEM、EDS和XRD对合金燃烧过程以及燃烧后的试棒进行观察分析,研究了高压富氧条件下GH4061合金的燃烧过程,并分析了其燃烧机理。结果表明,随着O_(2)压强的提高,试棒燃烧长度增大,同时燃烧速率加快。根据ASTM-G124标准,GH4061合金在99.5%纯O_(2)室温点燃条件下,燃烧阈值约为5 MPa。合金的燃烧区域自上而下可以分为过渡区、熔化区、燃烧前沿和氧化物区。燃烧过程中,燃烧热较高的元素优先燃烧,液态金属与O_(2)接触发生反应形成熔融的氧化物,其中密度较低的氧化物会上浮至熔化区,并在上浮过程中凝固形成尺寸较小的富Al/Ti氧化物和尺寸较大、具有枝晶形貌的混合氧化物。基于热力学理论,分析了O_(2)压强对合金燃烧行为的影响。

富氧燃烧烟气加压脱硝的实验与模拟研究

为了解决富氧燃烧烟气中NO_(x)对CO_(2)资源化利用的影响问题,实验研究了加压条件下鼓泡与液膜反应器中液体对NOx的吸收作用。建立了高压下NOx吸收的传质及动力学耦合模型,利用该模型对鼓泡吸收和液膜吸收进行了模拟,获得了不同压力下气液相产物的浓度,并与实验结果进行了对比。结果表明:气液相产物的实验结果与模拟结果吻合,且模型的氮元素守恒率高于90%;最佳吸收压力为1.5 MPa;吸附在反应器壁面的液膜对于NOx有较强的吸收作用,液膜的成分主要是HNO3。

天然气加压富氧着火特性及反应机理研究

在实验压力为02、1 MPa,当量比为05、10、20,实验温度范围1280~1645 K条件下,利用激波管测量了CH_(4)、C_(2)H_(6)和C_(3)H_(8)所组成的混合物在CO_(2)稀释下的着火延迟时间,改进的机理模型OXY-NG可以较好预测天然气混合物着火延迟时间与层流火焰速度。通过引入人工物质定量分析了CO_(2)的物理性质、化学性质对天然气混合物着火延迟时间的影响。与N_(2)相比,CO_(2)的物理性质和化学性质均抑制天然气混合物的着火,且化学性质影响强于物理性质影响。当量比05、实验温度1450 K时,随着实验压力上升,以三体反应⑧和②为主导的伴随效应的影响增强,而CO_(2)直接参与的反应(如基元反应⑨)的影响减弱。当量比05、实验压力02 MPa时,随着实验温度降低,伴随效应的影响略有增强,而CO_(2)直接参与反应的影响减弱更为明显。实验压力02 MPa、实验温度1450 K时,伴随效应的影响几乎不随当量比变化,而CO_(2)直接参与反应的影响随当量比增大而明显减弱,这是因为OH自由基浓度的降低使得基元反应⑨的抑制作用减弱。