CFD在燃煤细粒子凝聚过程中的应用

燃煤产生的细粒子富集了大量的有毒痕量元素,对大气环境和人类健康造成严重危害。本文针对燃煤细粒子的形成过程,在计算流体力学(CFD)的基础上,结合气溶胶动力学理论,模拟了烟气中细粒子在圆柱形流场中由于碰撞而凝聚的过程,并通过计算结果分析细粒子颗粒特征参量(速度、质量、直径和颗粒数目)随流场的变化趋势,为深入研究燃煤细粒子的形成演化机理提供理论基础。     

各向同性湍流中颗粒引起湍流变动的直接模拟

本文通过直接数值模拟对均匀各向同性湍流中颗粒对湍流的变动作用进行了研究.颗粒相的体积分数很小而质量载荷足够大,以至于颗粒之间的相互作用可以忽略不计,而重点考虑颗粒与湍流间能量的交换。颗粒对湍流的反向作用使得湍动能的耗散率增强,以至于湍动能的衰减速率增大.湍动能的衰减速率随颗粒惯性的增大而增大。三维湍动能谱显示,颗粒对湍动能的影响在不同的尺度上是不均匀的。在低波数段,流体带动颗粒,而高波数段则相反.     

马家塔矿煤层中有害痕量元素的质量分数特性

应用仪器中子活化（INAA）、电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP AES）和原子吸收光谱（AAS）对神华集团马家塔露天矿2-2#煤层中Hg、As、Se、Pb、Be、Cr、Cd、Ni、Th、U、Mn、Mo、Co、Sb和Br共15种有害痕量元素的质量分数进行测定。结果表明，绝大部分痕量元素的质量分数都明显低于中国煤中元素质量分数的平均值，只有Hg和Mn的质量分数偏高，其中Hg的质量分数异常高；通过分析痕量元素在煤层垂向剖面上的质量分数变化特性，揭示出痕量元素在煤层中分布的非均一性,分析了影响痕量元素分布与富集的因素；通过痕量元素之间以及与黄铁矿硫、Fe、Al、Ca、P的聚类分析，研究了痕量元素之间以及与煤中不同矿物组分之间的亲和特性。     

基于热泳的气相合成纳米颗粒多场联合测量

在气相燃烧合成纳米颗粒过程中,温度分布对化学反应、颗粒的团聚和烧结有重要作用;速度分布对前驱体和颗粒的输运、颗粒的温度经历效应和停留时间有不可忽视的影响。为了研究纳米颗粒在火焰中形成和演变的过程以及化学反应和颗粒运动所依赖的温度分布、速度分布,本文在传统热泳取样的基础上提出了一种新的热泳取样-电镜分析方法。该方法在火焰内部同一测点采用热电偶测温和两次时间间隔不同的热泳取样,通过电子显微镜对样品的颗粒沉积状态进行统计和分析,能够得到火焰的温度分布、流动速度分布、颗粒体积分数和颗粒尺度分布。     

铈基催化剂催化氧化燃煤烟气中汞的实验及机理研究

采用超声波增强的浸渍法合成了CeO₂-TiO₂催化剂,并采用BET,XRD,XPS等分析手段对催化剂进行了表征。利用固定床反应器,在模拟燃煤烟气条件下研究了CeO₂-TiO₂催化剂对单质汞的催化氧化行为及机理。结果表明:CeO₂-TiO₂催化剂在低温范围（150～250°）具有很强的催化氧化汞的能力;最佳的CeO₂/TiO₂质量比在1.5左右,此时汞的氧化效率可高达90%以上;P25,Evonik TiO₂比锐钛矿TiO₂更适合做铈基催化剂载体;CeO₂-TiO₂催化剂上汞的催化氧化符合Langmuir-Hinshelwood机理,即吸附态的汞与其邻近的活性物质反应生成氧化态汞。     

惯性颗粒所见被动标量统计特性的DNS与模型研究

本文采用DNS方法,对惯性颗粒所见各向同性湍流中具有平均标量梯度的被动标量场统计特性进行了研究。结果表明：惯性对颗粒温度脉动强度,两相温度关联,自相关特性以及颗粒热流与两相交叉热流的统计特性具有明显的影响。在PDF方法的框架下,系统地推导了非等温气固两相流的PDF方程,且基于朗之万随机体系对方程进行了封闭,并利用前面的...     

煤燃烧过程中汞、砷、硒反应机理研究

本文以三种典型煤为对象,测定了煤及灰中汞,砷,硒的浓度,了解了元素的挥发性。对钱家营褐煤进行了不同温度的燃烧实验。测定了在不同温度下燃烧灰中汞,砷,硒的含量变化。将所得实验结果与化学热力平衡分析工具F~*A~*C~*T2.1模拟系统结果相比较。推测了其中可能发生的反应。     

煤燃烧中飞灰的光学特性和辐射传热

利用快速Ｆｏｕｒｉｅｒ红外光谱仪，对三种具有与锅炉煤粉飞灰组成相似的合成灰（即纯氧化物的混合物）的辐射特性进行了测量（ＫＢｒ压片方法）；同时，利用对不同细度粒子所测得的吸数指数，计算了其间充满了弥散灰粒子的平行平板间的辐射传热。结果表明：用透射光谱来确定吸收指数的传统方法，对颗粒的细度十分敏感，往往会造成不可接受的误差；另外，发现合成灰的吸数指数较之所对应的熔渣要高得多，这对美国Ｓｔａｎｆｏｒｄ大学试图用熔渣的光学参数来代替飞灰参数的想法提出了质疑。     

富氧燃烧气氛下无机元素的迁移转化规律

采用热力学平衡计算方法对小龙潭高钙飞灰在燃后区低温烟气下无机元素的迁移转化规律进行了研究。在常压下,常温~1000C范围内,重点分析了烟气中CO_2浓度和SO_2对飞灰中无机元素迁移转化规律的影响。结果表明,在低温烟气区,Ca、Mg组分易发生碳酸化反应。CO_2浓度会影响碳酸化反应的进行,而SO_2的存在会极大地促进硫酸盐的生成,从而抑制碳酸化反应。     

化学链燃烧中CaSO4复合载氧体的实验研究

采用浸渍法制备CaSO4复合载氧体,在固定床上进行甲烷化学链燃烧实验研究.探讨了还原温度、CH4含量、载氧体的颗粒粒径和质量等因素对还原反应的影响.结果表明,Ni-Fe混合添加剂显著提高CaSO4载氧体的反应活性;合适的还原温度为925℃左右;CH4含量的降低和载氧体质量的增加,将抑制积炭的发生,并获得较高气体转化率;...