微型燃烧器热电转化实验研究

描述了微型燃烧器内产生的热能通过热电转化途径转化为电能的实验研究。微燃烧器由石英材料组成,热电单元采用碲化铋系合金。实验采用了减少接触热阻的方法来提高热的传导。试验中得到了流量、温度、输出电压和热电转化效率间的关系并给出改进实验的思路。发现在实验条件下燃烧器壁面温度随流量呈正比关系,输出电压和功率随流量的增大而增大,系统的能量转化效率随流量的增大而减小。实验中获得的最大输出电压为1.84V,最大输出功率为368mW,最大转化效率为1.052%。

改性活性炭对模拟燃煤烟气中汞吸附的实验研究

为了获得消耗量小、性能高效的燃煤烟气脱汞吸附剂,采用活性MnO2浸渍、FeCl3浸渍和不同温度下渗硫等方法,对活性炭进行了改性,制得一系列改性活性炭吸附剂。采用固定床吸附的方式,对吸附剂在不同条件下的吸附效果进行了测试,筛选出3种高效、廉价的吸附剂,分别为活性MnO2浸渍活性炭、FeCl3浸渍活性炭和600℃渗硫活性炭。和原活性炭吸附剂相比,改性活性炭吸附剂对汞蒸气的吸附能力有较大提高,有效吸附时间大大增加,在有效吸附时间内,穿透率大大降低。改性后的活性炭吸附能力大大提高的原因在于,其吸附过程中,除了物理吸附,还发生了化学吸附。

高温下CaS氧化反应特性的实验研究

采用热重等温实验研究了970～1150℃内CaS的氧化反应特性,利用红外光谱仪定量分析反应析出SO2气体,通过亚甲基蓝分光光度法测定固体残留物中CaS的含量.实验研究发现,在970～1150℃内,反应呈先失重后增重趋势,固体残留物中都检测出少量CaS的存在.随温度升高,残留固体样品中CaSO4的质量百分比下降,而CaO的质量百分比上升,SO2析出速率急剧增大,1150℃下SO2的析出速率比970℃下的析出速率高了一个数量级.随O2浓度增大,残留固体样品中CaSO4的质量百分比和SO2析出速率轻微上升.降低反应温度和增大O2浓度,有利于提高CaS氧化生成CaSO4的比例.

改性沸石对气态汞吸附的实验研究

为了获得消耗量小、性能高效的燃煤烟气脱汞吸附剂,采用活性MnO2浸渍、FeCl3浸渍和不同温度下渗硫等方法,对沸石进行了改性,制得一系列改性沸石吸附剂。采用固定床吸附的方式,对吸附剂在不同条件下的吸附效果进行了测试,筛选出一种高效、廉价的MnO2浸渍沸石吸附剂,和原沸石吸附剂相比,改性沸石吸附剂对汞蒸气的吸附能力有较大提高,有效吸附时间大大增加,在有效吸附时间内,穿透率大大降低。改性后的沸石吸附能力大大提高的原因在于其吸附过程中,除了物理吸附,还发生了化学吸附。

酸预处理对生物质热裂解规律影响的实验研究

在自制的热裂解机理实验台上进行了不同酸处理对稻壳以及白松的热裂解影响实验研究。经过盐酸浸泡后,稻壳中的金属离子含量明显降低;经盐酸洗涤后的稻壳热裂解焦油产量升高,由原始物料时的41.74%增加到7%盐酸洗涤后的52.88%,而气体和焦炭产量相应降低,并且随着盐酸浓度的增加,对应的趋势更加明显。酸洗涤后稻壳热裂解气体产物主要由CO和CO2组成,其产量相比原样都有所降低;不同种类的酸对生物质热裂解规律的影响存在差异,盐酸因其去离子效果最好而对生物质热裂解产物分布影响最强;对白松原样以及酸洗后白松的微观结构进行了电镜分析,结果发现,硫酸对白松的微观结构产生了明显的影响。

TiO_2光催化降解垃圾焚烧炉飞灰中二噁英的实验研究

光催化降解有机污染物是目前环保研究的热点课题。本文以垃圾焚烧炉的飞灰为对象,研究TiO2作为催化剂在500w汞灯照射下,飞灰中二噁英的随光照时间的降解效率。实验结果表明:在一定的光照条件下,TiO2光催化氧化分解二噁英的效率与飞灰本身的特性有关,特别是与飞灰含碳量以及铁等金属含量有关。飞灰中铁、铜等金属元素可促进二噁英光解,而碳则抑制了二噁英的光解。

小型斯特林发动机不同外加热工况下运行的探索性实验

该文就其微型化可能产生的一系列问题,如:输出频率过高、产生转矩过小、冷热端差过小等进行了分析。提出自由活塞式斯特林发动机比热声式更具微型化的优势。并对一台长12cm、直径2.5cm 的小型活塞式斯特林发动机进行了实验。实验中发动机热端温度范围64～626℃,通过测量其外壁面温度和声信号随时间的变化,得到发动机的稳定性和输出功率随外加热功率变化规律。该发动机的理论最高功率密度为102kW/m^3。

循环流化床锅炉脱硫飞灰的水活化实验研究

以310 t/h循环流化床锅炉脱硫飞灰为原料,在不同的水活化条件下进行活化机理的实验研究,探讨了水活化温度、活化时间、活化水量对灰中游离氧化钙水合反应转化率的影响规律,并研究了水活化对孔隙结构的影响。结果表明:水活化过程中,水合反应与消耗氢氧化钙的胶凝反应同时进行;水活化过程中氢氧化钙含量呈现快速上升、慢速上升、缓慢下降的规律;随活化温度提高,水合反应与胶凝反应速率均提高,中期持续时间缩短,活化时间一定时,活化温度存在最佳值;活化水量的增加,可以加快水合反应与胶凝反应速率,活化时间处于后期时,活化水量存在最佳值。

煤灰熔融过程中的矿物演变及其对灰熔点的影响

煤的结渣特性是影响电厂锅炉安全经济运行的主要因素之一。该文利用热分析方法和X-射线衍射物相分析对低灰熔点的神木煤(温家梁,TDT=1200℃)和高灰熔点的淮南煤(新庄,TDT>1500℃)煤灰在加热过程中矿物质的热行为及其演变进行了对比研究,2种煤灰的热分析曲线存在较大差异,它们的矿物质成分也随着温度升高发生了不同的转变,分别对其灰熔点产生了不同的影响。温家梁灰中大量存在的CaCO3、CaSO4为钙黄长石、钙长石的大量生成提供了条件,这2种矿物的低温共熔是温家梁煤灰熔点低的主要原因;新庄灰中大量生成的莫来石使得新庄灰的熔点很高。该文的对比研究为研究配煤解决锅炉结渣问题提供了新的思路。

复合式静电除尘器脱除电厂排放PM2.5研究

控制燃煤电厂的小颗粒PM2.5排放是控制大气可吸入颗粒物污染的重要途径之一.传统静电除尘器对亚微米级颗粒脱除效率较低,为提高脱除效率,建立了一种脉冲预荷电直流收尘的复合式除尘系统,采用较低能耗的高压窄脉冲放电对颗粒物预荷电,大大提高了亚微米级颗粒的荷电量.结合传统的直流静电除尘器可以大幅提高对亚微米级颗粒的脱除效率,对小于1μm的颗粒脱除效率可以达到90%以上.并分析了脉冲荷电的电源形式和电压等因素对脱除效率的影响,为改造传统静电除尘器提供了理论支持.

垃圾焚烧炉受热面的积灰腐蚀机理分析

对取自垃圾焚烧炉受热面的有腐蚀倾向的烧结积灰进行了微观分析、离子色谱分析以及物相分析。根据试验结果,认为积灰条件下的高温腐蚀机理属应力开裂腐蚀,烧结积灰的应力破坏作用和积灰中氯的离子扩散反应共同作用是导致金属氧化层破裂和脱落的主要原因。腐蚀积灰的结构特点是内层松脆,外层致密,积灰中氯的含量较高。积灰中的主要物相是CaSO4,离子态氯的主要赋存形式是CaCl2。硫酸盐化及其它复杂的多相反应是积灰致密化的重要原因,致密积灰应力作用造成的金属表面缺陷和底层积灰的疏松结构有利于腐蚀反应的进行。

贵州无烟煤的燃烧动力学特性和NO_x生成机制试验研究

贵州无烟煤挥发分含量低、灰分大、灰融点低，是一种难利用的煤种。在热天平试验台上研究贵州无烟煤的燃烧动力学特性，并利用固定床反应器试验台研究贵州无烟煤的NOx生成机制。研究发现，该无烟煤是属于难着火、难稳燃、需要长时间才能燃尽的煤种；氧量的增加使贵州无烟煤NOx生成量增加，对焦碳燃烧阶段的NOx生成影响大；在1000-1200℃之间，温度的升高使NOx生成量降低，尤其是焦碳燃烧阶段的NOx生成量大幅降低；粒径的减小使挥发分燃烧阶段的NOx生成量上升，而对焦碳燃烧阶段的NOx生成影响小，当粒径小于68μm时，该无烟煤的NOx生成量显著升高。

制焦温度和停留时间对煤焦气化反应性的影响

煤焦的制备对煤焦的气化反应性有着明显的影响.研究了新汶煤在温度分别为800℃,700℃,600℃和停留时间分别为60min,30min,20min,10min下制得的焦样与CO2进行(在终温为1200℃下)不等温气化反应性.通过比较发现,在终温为800℃,700℃,600℃下停留时间为60min时煤焦的气化转化率都是最高的,分别为0.982,0.977和0.998,可见停留时间为60min,制焦温度分别为800℃,700℃,600℃对于新汶煤焦的气化转化率的影响并不是很明显.同时也发现半焦的气化反应性呈现先增后减的趋势,在停留时间为60min时到达最大,并且在800℃时气化反应性是最高的,可见在800℃下停留时间为60min制焦是合适的.用扫描电镜实验手段观察了新汶煤焦形貌结构,发现有较多的“斑点”和微孔,这些“斑点”和微孔在气化中起着活化中心的作用.

循环流化床垃圾焚烧炉固体残留物的特性研究

在对流化床垃圾焚烧炉的固体残留物——飞灰、积灰和底渣进行化学成分、微观形态、元素分布和物相分析的基础上,对其特性进行了全面的了解。分析结果表明:飞灰表现为高钙低硫,具有较强的积灰倾向,飞灰中的Ca主要来自垃圾;尾部烟道各受热面区段的飞灰性质变化不大,飞灰的微观形态极不规则,没有熔融球化痕迹;飞灰中的主要物相为石英和钙的硅酸盐;尾部烟道受热面积灰主要为Ca-S型积灰,烧结致密化强化了积灰的持续生长,积灰内部有明显的多相反应痕迹,致密的烧结结构与松散烧结颗粒交互存在;积灰中的主要物相是CaSO4;底渣的性质复杂多变,高密度、高硬度和高熔点物质为其主要成分。

脉冲电晕放电协同烟气脱硫脱硝试验研究

脉冲电晕放电对PM2.5具有一定的凝并作用,与直流静电除尘器相结合可以提高燃煤电厂烟气中粉尘的脱除效率,基于脉冲电晕放电还可以将烟气中的NO、SO2氧化成NO2、SO3等易吸收的物质成分,与传统的液相吸收洗涤技术相结合可提高NO、SO2的脱除效率.文中进行了脉冲电晕放电协同烟气脱硫脱硝的试验研究,研究了影响NO、SO2转化效率的主要因素.实验结果表明,提高脉冲峰值电压、脉冲频率、脉冲放电电极数目,延长停留时间,降低气体初始浓度有助于提高NO、SO2的转化效率;增加空气湿度可以显著提高SO2的转化效率.在本试验中,当NO、SO2初始浓度为150×10-6左右时,其相应的转化效率可以分别达到70%、90%.

石煤燃烧特性及其类属研究

采用热重分析方法对3种石煤的燃烧特性和燃烧动力学进行研究,并对石煤的类属进行了探讨。结果表明:石煤具有高灰、高硫和低热值的特点。石煤的燃烧特性与无烟煤相近,但比无烟煤差。采用Popescu法对石煤的燃烧机理进行分析,表明其燃烧过程主要受扩散控制,三维扩散模型控制的反Jander方程是最佳机理函数。采用等转化率法对石煤不同燃烧阶段的活化能进行考察,表明其在着火、燃烧和燃尽各阶段都需要很高的活化能,进一步证明了石煤的燃烧过程是受扩散控制的。以干燥无灰基挥发分Vdaf作为分类标准来确定石煤的类属是不恰当的;根据煤阶和燃烧特性及动力学分析判断,石煤属于高变质的劣质无烟煤。

CaS氧化反应特性的热重研究

为了了解喷钙过程中硫元素赋存形态，研究了820～1400℃下CaS的氧化反应机理．采用热重实验研究了CaS质量变化特性，利用红外光谱仪定量分析反应析出气体．研究表明，在820～970℃，CaS氧化反应呈增重趋势；在1000-1150℃，反应呈先失重后增重趋势；在1200～1400℃，反应呈先失重后增重再失重的趋势．随温度升高，SO2析出速率及析出量也增大．在890℃以下，以SO2形式析出硫分不到全硫分的2％，CaS与CaSO4的固-固反应基本可以忽略．而在930℃～1150℃内，CaS与CaSO4的固-固反应加剧，SO2析出量占全硫分的10．16％～67.90％．当温度高于1175℃，CaSO4的高温分解也造成SO2的析出。

绕流中颗粒与柱体碰撞和磨损的直接数值模拟

为了研究圆柱近壁区颗粒与柱体的碰撞和磨损问题,采用高精度有限差分的方法对圆柱绕流进行了直接数值模拟.在获得高精度计算流场信息的基础上,采用Lagrangian方法追踪了颗粒在圆柱近壁区的运动.利用非弹性碰撞模型的壁面磨损量经验公式,进行了壁面磨损量的计算,详尽考察了不同粒径的颗粒与壁面的碰撞磨损情况.研究发现,随着颗粒粒径的增大,颗粒与壁面的碰撞频率变高;局部碰撞频率的曲线较为特殊,粒径较大颗粒的碰撞多发生在与来流方向平行的中心轴线处,而小粒径颗粒的碰撞则要外移一定的位置.还发现颗粒对壁面的磨损率也是随粒径的增大而增大.颗粒的冲击角对壁面的磨损同样起着至关重要的影响,对于塑性材料,冲击角为20°-30°时,壁面的磨损率最大.

基于无模式法推断石灰石分解机理新方法

提出一种基于无模式法推断反应机理函数的新方法。首先分析反应发生的过程,对机理函数作初步筛选;然后采用Popescu法通过函数拟合的线性相关度对机理函数作进一步的推断;最后采用单个扫描速率的微分法与等转化率法相结合的方法,以活化能为判据确定最概然机理函数。此方法可以从根本上消除动力学补偿效应的影响,而且计算过程中几乎没有作任何假设和近似处理,多重扫描速率法也可以减小微分计算所带来的误差。以活化能作为反应机理最终的判据,可以对机理函数进行明显的区分,避免了仅依赖函数拟合线性的微小差别进行判断的问题。因此,此方法得到的结果是可靠的。采用热重分析技术对3种石灰石分解反应进行研究,结果表明相界面反应控制的收缩圆柱体模型是石灰石分解的最概然机理函数,进一步证明了此方法的可行性。

燃煤特性影响燃料N转化率试验研究

煤燃烧过程中生成大量NOx,其中以燃料型为主。由于反映燃煤特性的物理、化学特性指标很多,很难通过单一指标变化对燃煤N转化率直接进行试验分析。为此,该文采用灰色系统理论的关联分析方法,基于大型沉降炉试验,分析了反映燃料N转化率变化的物理、化学特性指标与燃料N转化率之间的关联程度,建立了燃煤特性与燃料N转化率之间的关系系数FCI。试验结果证实燃料系数FCI能够正确反映出煤燃烧过程中NOx排放变化规律,且同种燃烧状态下,燃煤燃料系数值与其燃料N转化率呈线性变化关系。经电厂煤种适应性试验进一步说明了基于燃料系数分析,采用合理的燃烧调整手段,可促进锅炉变煤种的高效、低污染燃烧。