煤矸石综合燃烧性能及其燃烧动力学特性研究

为了高效地利用煤矸石,有必要对其燃烧过程进行研究。文中利用热重法分析了煤矸石的综合燃烧特性、反应放热性能和动力学特性,对有双峰燃烧曲线的煤矸石的第2个峰进行了研究,分析了后期的燃烧性能,并计算出燃烧过程的动力学参数。结果表明,煤矸石中挥发分含量越高,燃烧越剧烈,且由于挥发分的燃烧占主要地位,其综合燃烧性能越好;煤矸石的挥发分含量比较高,固定碳含量小,其后期燃烧性能比较好,比较容易燃尽;燃烧放热分为两个阶段,在燃烧前期,挥发分剧烈燃烧,有明显的放热峰,燃烧后期没有明显的放热峰;煤矸石在燃烧低温段的反应级数为1.5左右,活化能较低,在高温段反应级数为2.0左右,活化能较高。

煤矸石热解特性及热解机理热重法研究

利用热重法研究了5种不同产地的煤矸石,在不同热解温度、样品粒度、升温速率时其热解过程及特性,得出了煤矸石的热解特征温度和热解特性参数.并对煤矸石的热解机理进行了分析,得到煤矸石的热解机理方程式和反应动力学参数.结果表明:热解温度、煤矸石种类、样品粒度和升温速率对煤矸石热解过程及特性有重要影响;煤矸石在热解初始阶段,热解反应服从三维球形扩散机制,并且其挥发分不易析出,活化能比较高,随着温度提高,挥发分大量析出,活化能有所降低;煤矸石热解第2阶段受液化反应控制,服从级数为3/2的化学反应,对于发生二次反应的煤矸石,在热解后期,二次挥发分析出需大量能量,活化能比较高.

混合工业污泥热解及动力学特性实验研究

工业污泥中一般都含有大量的病原菌、寄生虫、致病微生物,以及砷、铜、铬、汞等重金属和二恶英、放射性元素等难以降解的有毒有害物质,工业污泥处理与处置已成为我国突出的环境问题之一。文中针对三种典型工业污泥(制药、造纸、啤酒的工业污泥)及其不同的质量混合比,采用热重法研究了其单一及混合物的热解及动力学机理与特性,研究了其不同热解温度阶段的动力学参数,并得到不同条件下的热解特征温度和特征指数。研究结果表明,制药、造纸、啤酒工业污泥在低温区、中温区、高温区的热解反应级数分别为1.5、2、1。

天然气汽车发动机低NO_x燃烧排放技术研究现状

天然气汽车在缓解能源短缺、降低汽车尾气污染和保护环境等方面具有较大的优越性,但其NOx的排放量仍然较高。为此,通过对国内外车用发动机低NOx燃烧与排放技术及其应用文献的综合与研究,阐述了天然气汽车发动机低NOx燃烧、排放技术特点、措施及现状。得到了目前天然气汽车发动机不同低NOx燃烧、排放技术的NOx减排量和变化趋势。结果表明,天然气作为汽车燃料将成为车用发动机燃料发展的重要方向,低NOx燃烧与排放技术是今后天然气汽车尾气减排技术的研究重点,而同时采取机内、机外净化措施,NOx的减排效果将更好。

生物质半焦/铜基载氧体气化反应特性研究

通过吉布斯自由能最小化法对生物质半焦与载氧体CuO之间的反应进行热力学计算,研究温度、载氧体量及压力对生物质半焦化学链气化的影响。同时采用热重分析及扫描电镜等技术手段对生物质半焦/载氧体CuO的反应特性进行了实验研究。结果表明,载氧体CuO能有效促进生物质半焦的气化,随着反应温度的升高,生物质半焦气化效率提高,但当温度超过750℃,CuO载氧体开始出现烧结现象;其半焦/载氧体CuO的化学链气化最佳质量比为1∶6。研究也发现,反应压力的增加对生物质半焦的化学链气化有一定的抑制作用。

固态医疗垃圾循环流化床不同密相区形状对气固运动特性影响的数值研究

医疗垃圾的燃烧处理技术中,有层燃炉、旋转窑炉、流化床焚烧炉等。但是,到目前为止,仍没有一种适合固态医疗垃圾特征的垃圾焚烧炉。文中在深入分析循环流化床流动和燃烧机理,以及固态医疗垃圾(SMW)特征基础上,提出了不同密相区结构形状(球形、椭球形、方形体)的固态医疗垃圾循环流化床(SMW-CFB),并针SMW-CFB各段特征,分段建立了描述SMW在循环流化床中的三维气固两相流动数学模型,应用SIMPLE算法,采用k-ε／RNG封闭模型,对不同密相区形状时其气固流动特性进行了数值模拟。结果表明:球形密相区湍流强度最大,方形体密相区湍流强度最弱;在近壁面,球形和椭球形密相区存在回流,并随着一次风量增加,回流变得更加明显;固态医疗垃圾颗粒进入分离器的时间随着密相区结构形状不同相差较大,密相区不同形状时,颗粒运动进入分离器的时间不一样,椭球形时间最长,达3．7 s,球形体密相区次之,达3．3 s,方形体密相区最短,但也在3 s以上。球形和椭球形密相区有助于垃圾颗粒与风充分混合接触,有利于垃圾颗粒的燃烧。

基于钙基载氧体的核桃壳半焦化学链气化研究

基于TG-FTIR联用技术,探讨以CaSO_4为载氧体的核桃壳半焦的化学链气化反应动力学特性。结果表明,CaSO_4/核桃壳半焦的反应在约950℃时存在1个失重峰,且反应气体产物主要有CO、CO2、COS、SO_2共4种物质;适当提高CaSO_4/核桃壳半焦的质量配比有利于增强反应活性。利用Ozawa法、Coats-Redfern积分法、Malek法对半焦/CaSO_4进行动力学计算,计算结果表明,随着转化率的增加,活化能呈现降低趋势且反应过程符合相界面收缩球状模型。

水处理固体废物用作燃煤脱硫添加剂的实验研究

对水处理固体废物用作燃煤脱硫添加剂的实验研究表明,水处理固体废物用作燃煤脱硫添加剂可以有效地催化脱硫反应,以及减缓高温下CaSO4分解速度,使燃煤脱硫过程的最佳脱硫温度更加接近煤燃烧温度,提高燃煤脱硫效率;当脱硫反应温度为870～920℃,水处理固体废物在脱硫剂中的质量比为50%,nCa/nS=2.0等条件满足时,可以得到燃煤脱硫的最佳效果。

200MW机组调峰运行时最优初压的试验研究

为提高机组低负荷时运行效率,优化机组调峰运行方式,本文在理论分析的基础上,以某200 MW机组为例,对不同负荷下机组热耗率与初压的变化关系进行了试验研究,获得了不同负荷下机组的最优初压,据此绘制出机组滑压运行时最优初压变化曲线。试验结果表明:由于环境条件的变化和机组的老化,机组实际最优初压普遍高于设计初压。因此需要通过热力试验等方式来确定机组实际的最佳滑压运行方式和最优运行初压,指导机组调峰时经济运行。

几种典型农作物生物质的热解及动力学特性

利用热重法研究了4种典型的农作物生物质(稻壳、稻草、玉米芯、玉米杆)的热解与动力学特性,并和煤矸石、污泥进行了比较分析。结果表明,其热解过程可以分为3个阶段:预热干燥阶段、挥发分析出阶段和炭化阶段,热解失重主要发生在挥发分析出阶段。由于实验样品农作物生物质的高挥发分、低固定碳,其热解比较彻底,综合热解特性指数依次为稻壳<玉米杆<稻草<玉米芯;同时,在热解前期,挥发分剧烈析出,有明显的失重峰且活化能较低,热解后期失重峰不明显,活化能变高。而对于煤矸石,在热解初期,由于灰分在一定程度上阻碍了挥发分的扩散,使挥发分不易析出,并在热解后期存在二次反应。污泥的热解特性与生物质相似。4种物质除稻壳和玉米芯的热解第1阶段遵循相界面R2模型,其余各生物质和各阶段均遵循一级反应模型;而煤矸石在热解初始阶段服从三维球对称扩散机制,热解后期服从级数为3/2的热解反应,污泥服从简单反应级数机理。

天然气汽车三效催化器流场均匀性数值模拟及催化剂优化

设计了一种组合式导流装置,并数值模拟了其对三效催化器内流场均匀性的影响.优化设计了一种适合天然气汽车尾气净化的催化剂,提出了催化剂的制备、配方及加工工艺.研究表明,加装导流装置能有效改善三效催化器内流场的均匀性.在设计的均流装置、催化剂配比及催化剂加工工艺下,催化器内流场均匀性提高了5%以上,使用寿命也较大提高.天然气汽车三效催化器中贵金属用量大大降低,保持了较高的废气净化效率.

含金属元素化合物和压力对工业污泥燃烧特性的影响

为了更好地利用工业污泥,有必要对它的燃烧特性进行研究,因而利用热重法研究了由3种典型的工业污泥按质量比1∶1∶1混合后的多组分试样在掺混含不同金属元素混合物、不同升温速率以及加压下的燃烧特性.实验结果表明,含金属元素化合物对污泥的燃烧能起到一定的催化作用,有助于改善工业污泥的着火性能,提高工业污泥的燃烧放热量和燃尽水平.含不同金属元素化合物对于污泥燃烧的催化机制和作用有所差异.实验中各种含金属元素化合物促进污泥燃烧过程的作用次序由大到小依次为:K2CO3、NaCl、Al2O3.随着压力的增大,污泥试样燃烧反应区间向低温区移动,各特征温度均呈下降趋势,综合燃烧特性指数有所提高;而随着升温速率的增大,污泥试样燃烧反应区间向高温区移动,各特征温度均有所增大,但综合燃烧特性愈好,对污泥燃烧越有利.

微型燃烧器预混腔内催化重整、积碳及流动特性模拟

因微型燃烧器内微尺度燃烧易熄火、燃烧效率不高,存在催化重整过程中的积碳、微尺度等问题,可利用甲烷和湿空气中水蒸汽预混催化重整产氢来强化燃烧,对预混腔内催化重整、积碳及流动特性进行模拟,探讨了微型预混腔中甲烷、水蒸汽重整过程中水碳比、质量流量和催化壁面温度对催化重整、积碳、流动等的影响。

内燃机缸内气体CFD瞬态分析中动态网格划分技术

文中深入分析了在发动机CFD瞬态分析中的4类动态网格划分技术:弹性平滑方法、动态层方法、局部重划方法和ALE方法.在此基础上,研究分析了发动机CFD瞬态分析中动态网格划分技术的改进措施,提出了基于有限容积法的组合式动态网格技术更为适合发动机CFD瞬态分析中动态网格划分.最后,文中还以屋顶式双气门发动机为例进行了二维动态网格划分,并且运用基于有限容积法的组合式发动机动态网格技术方法实现了切向进气道发动机进气过程的三维瞬态数值模拟,得到了与实验观察相一致的结果.

烟气净化双流体喷嘴雾化特性实验

在烟气净化装置喷雾干燥塔内,进行双流体喷嘴喷雾特性试验,实验研究了影响喷雾粒度、角度以及液滴均匀度的主要因素。实验证明,气液质量比、浆液密度为影响双流体喷嘴雾化特性的重要因素。通过改变运行参数,可以得到合适的液滴粒径以及喷雾角度,该喷嘴用于喷雾干燥烟气中酸性气体的净化,可提高净化效率。

铝电解槽燃料直接焙烧启动方法

回顾及分析了铝电解槽焙烧启动的主要方法 ,在国内首次提出和实验了铝电解槽燃料直接焙烧启动法。实验结果表明 ,燃料直接焙烧加热 ,易于调节控制铝电解槽启动过程的温升速度、保持所需温度的均匀分布 ,能够有效地克服大温度梯度和加热不均匀、炭块及炭缝烧损等影响铝电解槽寿命的问题。

在CFB锅炉中煤粉不同喷入位置对炉内固相运动特性的影响

针对循环流化床结合煤粉燃烧技术,建立了炉内气固运动特性的三维数学模型,研究分析了煤粉不同喷入位置及不同二次风速度对炉内气固运动特性的影响。结果表明:在不同二次风速下,煤粉燃烧器布置位置距布风板2600 mm和2000 mm时,颗粒速度波动大,流动不稳定,不能在悬浮段形成局部颗粒流浓度;布置位置为距布风板2300 mm时,流动状态较稳定,而且能够在悬浮段形成高浓度颗粒流。因此在采用联合燃烧技术的循环流化床中,保持流化风速为2 m/s时,煤粉燃烧器布置位置在距布风板2300 mm时,能使煤颗粒在炉膛整个上升过程中处于高温燃烧氛围。

三峡库区堆存生活垃圾重金属溶出特性实验

堆存生活垃圾中元素的溶出特性,是研究库区堆存生活垃圾综合治理技术及对水环境影响的基础。文中对三峡库区坝前135m下堆存生活垃圾进行水下动静态浸泡实验,并研究得到了不同水固比时重金属溶出分配系数以及各种重金属的溶出速率,结果表明,Cd的分配系数较小,水固比以及浸泡时间对分配系数及溶出速率影响较大,但在水固比达400时趋于平衡。库区堆存生活垃圾在水下浸泡时,在3周内,重金属元素溶出含量约为静态时理论最大含量75%;随着浸泡时间的增加,溶出速率降低较大,并且在较小的水固比时溶出速度趋于平衡。文中的研究结果可为进一步研究三峡库区堆存生活垃圾的处理技术打下基础。

天然气汽车催化转化器流场的数值模拟

对天然气汽车尾气催化转化器的流场进行了稳态流动的数值模拟。模拟结果表明:气体从催化器进气管进入扩张管流动会发生分离,而气体的流动在排气锥管收敛得很好;气体的流动分布在很大程度上依靠催化器扩张管角度;催化器载体中有明显的压降;覆盖在中心孔道表面的贵金属催化剂比边缘区域消耗得快。

旋转气固两相流动与分离数值模拟

针对旋转气固两相流分离及其应用问题,研究旋转气固两相流中尘粒的运动特性及分离效率,提出了分离效率的计算式。考虑尘粒间碰撞与并聚、喷水对尘粒间碰撞与并聚的影响,数值模拟研究旋转分离器内气固两相流场、尘粒运动特性及分离效率．研究结果表明分离器结构对流场和压力场有显著影响,且尘粒并聚有利于提高分离效率。