流化床燃烧超低浓度煤层气的轴向气体分布

超低浓度煤层气由于甲烷含量低、浓度变化大而较难加以利用。采用实验和数值模拟的方法,研究了超低浓度煤层气在流化床中燃烧特性,得到燃烧产物的轴向分布规律,分析了进气浓度、床层温度、流化风速等因素对甲烷浓度轴向分布的影响。研究结果表明:随着床层高度的增加,无量纲甲烷浓度逐渐减小,在床层表面达到最小值,然后突然增加,随后达到稳定。实验范围内,CO浓度均小于20mL/m~3减小进气浓度、增加床层温度、降低流化风速部会使相同床层高度处的无量纲甲烷浓度减小。燃烧反应主要发生在密相区,随着进气浓度的减小、床层温度的增加、流化风速的降低,反应区域逐渐向床层下部移动。     

超低浓度煤层气在流化床中燃烧的实验和数值研究

超低浓度煤层气由于甲烷含量低、浓度变化大而较难加以利用。采用实验和数值模拟的方法,研究了超低浓度煤层气在流化床中的燃烧,分析了床层温度、甲烷体积浓度,流化风速对甲烷燃烧效率的影响,并用数学模型预测了甲烷沿床层高度方向的分布。研究表明,数学模型和实验数据吻合较好。床层温度是煤层气燃烧反应的关键因素,甲烷的转化率随着床层温...     

小麦秸秆流态化燃烧粘结特性实验研究

在5 kW鼓泡流化床实验装置上,利用床层压差和温度的变化作为判断床层粘结失流的依据,以小麦秸秆成型颗粒作为研究对象,进行了燃烧温度、床料粒径和流化风速对失流时间影响的实验研究。实验结果表明:失流时间随着燃烧温度上升而缩短;流化风速增大,失流时间增长;床料粒径对失流时间影响不明显。对粘结物进行了SEM/EDX和XRF分析,分析结果表明,Si和K元素形成的熔融物对床料的粘结起重要的作用。     

流化床中煤与木屑混烧污染物排放实验研究

采用木屑和煤混烧的方法来降低流化床燃烧煤中污染物的排放.实验结果表明,流化床中木屑和两种不同煤混烧时均可以有效降低SO_2和NO_x排放。随着木屑掺烧比例的增加,降低SO_2和NO_x排放的效果越明显;SO_2排放随流化风速增加而增加、NO_x排放增加幅度较小;随着燃烧负荷的增加,NO_x排放增加.由于受炉膛高度限制以及无二次风,CO排放随木屑掺烧比例、流化风速增加而增加。     

超低浓度甲烷流态化催化燃烧特性与模型验证

采用实验研究和理论分析相结合的方法研究了体积分数为0.15~3%超低浓度甲烷在0.5%Pd/Al_2O_3(质量分数)催化颗粒鼓泡流态化状态下的催化燃烧特性,根据其在密相区和稀相区的流动及反应特点,建立了低浓度甲烷催化燃烧反应模型,并在不同温度、进气甲烷浓度、床层高度等工况下进行了模型预测及与实验数据的对比分析。研究结果表明:考虑了稀相区中催化颗粒飞溅,模型计算数据与实验数据吻合较好,误差在5%以内;反应器出口无量纲甲烷浓度随着床层温度的升高、进气甲烷浓度的降低以及床层高度的升高而降低;通过与活塞流,全混流反应模型的对比分析,进一步验证了所建立的数学模型能够较好地反映超低浓度甲烷在鼓泡流态化状态下的催化燃烧特性。     

生物质流态化燃烧床料流化特性研究

利用5 kW鼓泡流化床实验装置,以小麦秸秆为燃料,以石英砂为床料,进行燃烧实验,在27~800℃温度范围内,对实验前后床料的最小流化速度进行研究。结果表明:生物质流态化燃烧后,床料表面粘附熔融物;常温条件下,熔融物对床料最小流化速度影响不明显,随着温度升高,石英砂床料最小流化速度降低,在温度大于500℃条件下,实验后床料的最小流化速度明显增大;床料表面粘附物高温条件下熔融是引起流化特性改变的根本原因。     

城市干化污泥循环流化床燃烧过程中NO和N2O的排放特性

在15 kW循环流化床实验台上进行了城市干化污泥的燃烧实验,研究了污泥含水率、燃烧温度、过量空气系数、二次风比率等因素对NO和N₂O排放特性的影响。实验结果表明:污泥含水率从4.5%增加至17.5%时,NO排放浓度明显降低,N₂O排放浓度明显升高;燃烧温度升高,NO排放浓度呈上升趋势,N₂O排放浓度则呈下降趋势;增大过量空气系数会促进NO和N₂O的生成;提高二次风比率可以降低NO和N₂O的排放浓度。城市干化污泥在循环流化床燃烧过程中NO和N₂O的排放浓度高于污泥与煤混烧时的排放浓度,但燃料N向NO和N₂O的转化率低于与煤混烧过程。     

湿颗粒流化床流动特性的实验研究

基于可视化湿颗粒流化床实验系统,研究了多种Geldart-D类颗粒在不同含液量时的流动特性变化规律,包含流型、床层压降、最小流化速度。实验结果表明:1)在湿流化床内,颗粒出现聚团结块行为,气泡呈现不规则形状;湿颗粒流化过程的稳定性较干颗粒床明显下降,床内近壁面区域易出现局部沟流。2)固定床阶段,由于空隙率的增加,相同气速条件下,湿颗粒床层压降低于干颗粒;基于厄贡公式,得出了湿颗粒固定床床层压降的计算方法。3)湿颗粒的最小流化速度U_(mf)高于干颗粒,且随粒径d_p的增加而增加;导出了预测D类湿颗粒最小流化速度的半经验公式,Re_(mf)=0.279.Ar~(0.5),该式计算结果与实验测量结果偏差小于15%。     

移动床内合成气化学链燃烧反应的实验研究

近年来,全球变暖带来的一系列问题,减少温室气体CO_2排放已成为全世界关注的焦点。化学链燃烧技术作为一项有前途的CO_2分离技术,已成为各国研究的热点。本文搭建了移动床反应器实验台,对以烧结矿为载氧体的合成气化学链燃烧反应过程进行了研究,获得了稳态工况下气体浓度随床高的变化趋势,并分析了反应温度、烧结矿颗粒粒径、气固流量比对反应的影响。结果表明:自移动床底部到顶部,还原气体浓度逐渐下降;随着温度的升高,合成气转化率有明显的提高;烧结矿载氧体颗粒粒径减小,合成气转化率增加;气固流量比的减小可提高合成气转化率。     

进气中CO2浓度对预混合燃烧和排放影响的试验和模拟研究

本文研究了进气中CO2浓度对燃烧和排放特性的影响.研究表明在所有的预混合燃料比下,当CO2浓度增加时,NOx排放随之大幅减少,烟度排放有小的变化。利用KIVA3V和湍流与化学反应交互的燃烧模型对柴油机预混合燃烧进行了模拟研究,对缸内OH浓度的模拟计算表明,随着CO2浓度的增加,着火前期OH生成浓度明显向后推移,这表明燃料的氧化速率随CO2浓度的增加变慢,从而延长了着火滞燃期。进气中CO2浓度变大时,燃烧温度降低,有利于降低NOx的排放。     

超临界水流化床床床层与壁面间传热特性研究

本文基于颗粒动理学理论建立了流化床中的欧拉双流体模型,采用了单气泡沿壁面运动物理模型,从颗粒分布特性、温度分布特性和瞬时传热特性三个方面对超临界水流化床和气固流化床的床层与壁面间传热特性进行了对比研究。研究表明,相同条件下,相对于气固流化床,超临界水流化床中气泡的直径和上升速度都较小;超临界水流化床中床层与壁面间的传热系数与颗粒浓度呈反相关关系,而对于气固流化床则是正相关关系;并且不同于气固流化床,超临界水流化床床层与壁面间传热系数在颗粒浓度较低处对表观速度变化比较敏感。     

循环流化床多旋风分离器入口电容层析成像测量

旋风分离器是循环流化床锅炉的关键部件之一,其分离性能将直接影响整个循环流化床锅炉的总体设计及锅炉的运行性能.大型循环流化床锅炉采用多个旋风分离器与炉膛出口并联布置实现气固分离.研究其分离系统的气固两相流动特性可进行旋风分离器的分离性能分析。本文针对600 MW超临界循环流化床锅炉的冷态模型,采用电容层析成像测量技术进行旋风分离器入口烟道内气田两相流固相颗粒浓度测量,在不同床料量和炉膛表观风速下,研究多个旋风分离器入口固体颗粒分布特性,得到不同分离器入口处固体颗粒浓度随流化风速、初始物料量的变化,分析了电容原始信号的波动特性,研究结果对流化床大型化多分离器优化布置提供了支持.     

超临界水流化床内两相流特性的数值模拟研究

本文基于欧拉双流体模型和颗粒动理学理论,对超临界水流化床反应器内气固两相流特性进行数值模拟,模拟获得了超临界水流化床反应器内颗粒分布特性和最小流化速度,分析了表观速度、压力、温度、初始床层高度对超临界水流化床流动特性的影响.本文的研究对超临界水流化床反应器结构的设计及操作条件的优化具有重要的指导意义.     

单颗粒流化床富氧燃烧特性研究

在二维热态可视化流化床实验平台上深入研究了O_2/N_2和O_2/CO_2气氛下单个煤颗粒燃烧特性。实验中流化床床温为1088 K,O_2浓度为10%~40%,拟球形煤颗粒粒径为6 mm,两根热电偶分别记录煤燃烧过程中颗粒中心及表面温度的变化规律。实验结果表明:O_2/CO_2气氛下O_2扩散速率低于O_2/N_2气氛,使得煤颗粒的平均表观燃烧速率、升温速率及温度峰值降低,燃尽时间延长;提高O_2浓度后燃烧特性得以改善。为获得与空气气氛相近的燃尽时间,O_2/CO_2气氛下O_2浓度约需25%,但O_2浓度需30%才可达到和空气气氛相近的燃烧温度峰值。     

进气加入CO2对直喷式柴油机燃烧的影响

在直喷式柴油机上研究了进气加入CO2气体对其燃烧特性以及发动机性能和排放品质的影响.研究结果表明,进气加入CO2,柴油机的混合气形成过程几乎不受CO2气体加入量的影响,主要反映在着火延迟期随着CO2加入量的增加而变长,燃烧持续期缩短,燃烧最高温度降低.同时导致柴油机的最大爆发压力和压力升高率降低,并且其出现的位置后移,充气效率下降,排气温度上升.加入CO2后,NOx排放有较大下降,HC、CO稍有增加,烟度受到的影响不大.     

甲醇柴油比对二元燃料燃烧与排放特性的影响

在六缸电控单体泵增压中冷重型柴油机进气管上面布置电控甲醇喷嘴,采用柴油引燃甲醇均质混合气的二元燃料燃烧模式,开展了高甲醇柴油比的二元燃料燃烧特性与排放特性试验研究。研究结果表明;随着醇柴比的增加,二元燃料的滞燃期增加,放热率峰值、最大缸内压力和压力升高率峰值都变大;未燃HC和CO排放上升,NO_x排放则先下降后上升;烟度与颗粒物浓度排放都下降,低负荷下醇柴比为4.0时效果尤其显著;大负荷时二元燃料燃烧时热效率明显提高。     

沸腾炉中宽筛分物料的分层流化

临界流化速度是流化床技术中非常重要的参数之一,对评价床层流化特性,床内传热、床内化学反应进程有重要意义。沸腾炉是流化床技术的一个重要分枝,其主要特点为床料粒度分布很宽,传统的临界流化速度概念不适用。本文基于实验室研究及理论分析提出沸腾炉中分层流化的概念,并提出沿床高粒度分布及床层压降与空截面流速关系的计算式。     

水蒸气作用下低浓度甲烷Cu/γ-Al_2O_3催化燃烧特性

实验研究了水蒸气对低浓度甲烷在Cu/γ-Al_2O_3催化剂上燃烧特性的影响规律,考察了低浓度甲烷转化率随水蒸气浓度的变化规律、催化剂的耐水稳定性及再生特性,通过催化剂的微观结构观测探讨了水蒸气对低浓度甲烷催化燃烧的抑制机理。结果表明,随着水蒸气浓度的增加,催化剂的催化活性逐渐降低,空气吹扫可使催化剂活性部分恢复;水蒸气存在的情况下,催化剂表面存在烧结,但烧结的程度受到温度和蒸汽浓度两方面的作用。水蒸气抑制作用的原因是水分子吸附在催化剂表面,占据活性位,并生成表面羟基,阻碍甲烷与催化剂的接触。     

高浓度CO2气氛下燃煤氮、硫污染物的释放特性

采用污染物在线分析仪、气相便携红外分析仪研究了程序升温条件下改变氧化介质时煤中氮,硫的释放特性以及含硫物相的浓度变化规律,探讨了不同气氛,CO2浓度与O2浓度单独变化时对NO、SO2析出特性的影响机理.结果表明:O2/CO2燃烧气氛下NO、SO2排放峰值及总量均低于O2/N2气氛.CO2气氛下烟气中存在大量的CO,有利于NO的降解,同时也促进了烟气中其他含硫物相的形成,随着CO2浓度的增加,特别是在燃烧后期,NO、SO2的排放显著降低.O2浓度改变对NO和SO2的释放影响不同:O2浓度升高促进了SO2的析出;但是O2浓度在一定范围内增加对NO的排放并无明显影响,随着O2浓度进一步增加,NO的释放峰向低温区迁移,同时排放量降低.     

颗粒数方程的求解及流化床数值模拟

流化床内颗粒聚并和破碎将影响颗粒相的流动特性.本文运用基于颗粒动理学理论的欧拉一欧拉气固多相流模型,利用直接矩积分方法求解颗粒数平衡方程,建立颗粒数密度与连续性方程、动量方程之间的关系,数值模拟流化床内两种不同直径颗粒发生聚并时气固两相流动特性。计算结果表明,颗粒聚并伴随着床内颗粒直径逐渐增大,床内颗粒流化状态逐渐变为固定床状态,两种颗粒直径均增加,且小颗粒的体积分数逐渐减小、大颗粒的体积分数增加。当仅考虑聚并过程时增加流化速度将导致床内颗粒体积平均直径变大。随着颗粒密度减小,床内体积平均直径增加。