3MW_(th)富氧燃烧气体污染物生成与排放特性研究

本文在3 MW_(th)富氧煤粉燃烧实验台,对空气燃烧,不同循环倍率的循环燃烧工况下,进行燃烧实验,研究富氧燃烧过程中气体污染物的排放特性。实验结果表明:在3 MW_(th)富氧燃烧实验台上,富氧燃烧过程中CO_2浓度可以达到80%以上,同时能保证很高的煤粉燃尽率;与空气工况相比,富氧燃烧工况下,烟气中NO_x的浓度上升了56%~167%,排放量降低了46%~69%;同时燃烧气氛的变化对煤中硫向SO_2的转化率影响很小;双碱法湿法脱硫能在富氧燃烧条件下稳定运行,脱硫效率能达到95%以上。     

甲烷/富氧扩散火焰燃烧区域的分层特性研究

本文对甲烷／富氧扩散火焰燃烧区域的分层特性进行了数值模拟和实验研究,结果表明氧化剂中氧浓度的增加加剧了火焰的分层现象(黄焰层与蓝焰层),使蓝色火焰变厚,并且使NOx生成大量增加;火焰面上的速度梯度主要影响黄色火焰厚度,蓝色火焰随着速度梯度的增加而减小, NOx生成也随之较少。对比温度及火焰结构还表明,研究中所采用的数值模拟方法可以正确地预测对向流扩散火焰特性。     

富氧燃烧烟气喷淋脱水过程数值模拟

富氧燃烧系统中,脱硫后的高湿烟气需要经过脱水处理才能作为循环烟气利用,喷淋塔是一种常用的脱水设备。本文用CFD(Computational Fluid Dynamics)方法对喷淋塔的烟气脱水过程进行了三维建模模拟,得到了喷淋塔内的温湿度分布并用实验结果进行了验证。通过该模型分析了喷嘴的操作参数和运行特性对液滴平均运动时间和脱水效果的具体影响,讨论了数值模拟中出口烟气"过饱和"现象的成因,研究了不凝气组分对脱水过程的影响,为富氧燃烧脱水系统的设计提供了基础数据和理论方法。     

煤粉炉内辐射图象处理和燃烧过程数值模拟相结合初探

1引言大型电站锅炉炉膛内的燃烧过程是发生在相对较大空间内的、不断脉动的、具有强烈三维特征的复杂物理和化学过程。因为实际炉膛尺寸太大,以至于还没有建立适用的可视化技术手段[1],只能对其缩小了的模型在实验室进行研究[2.3]。作者在炉膛煤粉燃烧二维温度分布检测研究[4]的基础上,提出了以多幅辐射图像处理为基础的三维温度分布检测方法[5]。本文将建立较为严密的辐射图象信息同炉内燃烧过程的关系式,并借助燃烧过程数值模拟技术来估计炉内燃烧介质辐射特性参数非均匀分布,改进以辐射图象处理为基础的炉内三维燃烧温度分布检测方…     

三维煤粉燃烧全双流体模型的数值模拟

1引言目前煤粉燃烧综合模型最为广泛的是以轨道模型为基础，美国杨伯翰大学的先进燃烧工程中心（CERC）自1980年起研制二维煤粉燃烧程序PCGC－2，从1990年起研制三维煤粉燃烧的PCGC－3程序[1]。与轨道模型发展的同时，美国Rabcock＆Wilcox公司Fiveland[2]等人研制了FURMO程序，用无滑移模型对560MW侧墙喷燃煤粉炉进行了三维全模拟。其特点是首次用全欧拉的处理方法计算三维煤粉燃烧过程，其不足之处是不考虑气粒两相间的速度滑移和温度滑移．总的看来，用轨道模型模拟煤粉燃烧，易于考虑颗粒反应经历，也可给出两相之间的速度及温…     

循环流化床富氧燃烧技术研究进展

富氧燃烧(Oxy-fuel combustion)技术作为燃烧中CO₂捕集技术,在技术适用性和经济性上具有较强的优势。循环流化床富氧燃烧技术(Oxy-CFBC)兼顾富氧燃烧和循环流化床燃烧的优点,燃料适应性广,烟气中CO₂富集程度高,易于低成本实现CO₂的捕集。本文梳理了近十五年国内外学者对Oxy-CFBC技术的研究成果,从Oxy-CFBC装置、流化特性、燃烧特性、污染物生成与控制、燃料、富氧燃烧电站系统优化、新一代循环流化床富氧燃烧技术以及国内外专利情况等方面进行了总结和分析,最后对Oxy-CFBC在中国未来发展趋势进行展望。     

四角切向燃烧煤粉锅炉炉膛内空气动力场的数值研究

1前言四角切向燃烧煤粉锅炉是目前应用较为广泛的一种炉型，在实际运行中有一些较为突出的优点。为深入研究煤粉在炉内的燃烧特性，炉内空气动力场的研究至关重要，本文数值模拟了四角切向燃烧煤粉锅炉炉内冷、热态情况下的流场，对其时均、湍流特性进行了分析，对气流的分布特性进行了研究．2研究对象本文的研究对象是锦州电厂二期工程的HG－670／14ty9型煤粉锅炉，燃烧器为多层四角切向布置，每角有4个一次风喷口，6个二次风喷口，1个三次风喷口。锅炉各部分尺寸及燃烧器的布置见图1、图2。热态流场的模拟对象是实际锅炉。模拟工况基本按…     

钙钛矿型氧载体SrCo_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)制氧性能的实验研究

钙钛矿型金属氧化物是优良的制备供富氧燃烧所需的O_2/CO_2的氧载体,本文采用柠檬酸法制备系列SrCo_(1-x)Fe_xO_(3-δ)(x=0.2,0.4,0.6,0.8)钙钛矿型氧化物,并采用X射线衍射分析来表征SrCo_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)(SCF182)反应前后的物相变化和晶体结构.同时在固定床上选择不同的运行条件对SCF182的释氧性能进行研究,包括吸附温度、吸附时间、脱附温度和循环特性.结果表明,SCF182的最佳吸附温度和脱附温度均为850℃,最佳吸附时间为1 h,循环性能良好,是可以为富氧燃烧提供稳定的O_2/CO_2循环气体的良好材料。     

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。     

富氧燃烧条件下煤焦的燃尽特性

本文利用平面火焰携带流反应器研究了DT烟煤在富氧燃烧条件下的燃烧实验。采用灰示踪法分析煤焦的燃尽和元素释放特性,并采用等密度模型计算了基于氧化反应C+0.5O_2→CO的表观反应动力学参数。研究结果表明;煤粉在富氧燃烧条件下的燃尽慢于空气燃烧;富氧燃烧条件下,煤焦与CO_2的气化反应会导致煤焦表面对O的化学吸附,进而导致氧元素释放速率减慢;高氧浓度条件下,高浓度CO_2对煤焦燃尽的抑制作用大于CO_2气化反应对煤焦燃尽的促进作用,降低环境氧浓度可以逐步提高CO_2气化反应对煤焦燃尽的贡献。     

高温空气煤粉直燃技术的数值模拟

本文通过数值计算的方法,对高温空气煤粉直燃燃烧器的多种运行工况进行了数值试验研究,分析了煤粉气流入口速度、煤粉浓度和高温空气速度等主要因素对煤粉气流着火的影响,模拟结果还可以反映出高温空气无油点火燃烧器内的流动、燃烧和传热情况。与试验数据的对比分析表明,数值模拟结果与试验数据趋势一致。研究结果对此燃烧器的结构及运行参数的优化提供了指导。     

甲烷微尺度催化燃烧的数值模拟

本文联合使用计算流体力学软件FLUENT和可以计算表面反应的化学反应动力学软件DETCHEM对有逆流换热的微尺度燃烧器进行了数值计算。计算中忽略空间反应。燃料-空气混合物的当量比为0.4,反应器壁面采用等温边界条件。计算结果表明,采用催化燃烧可以实现微尺度下通常情况下无法实现的甲烷稳定燃烧。通过适当设置催化表面,可以实现燃料低温、高效转变。甲烷的总转变率受流动状态、反应温度和催化表面的大小等因素的影响。     

HMX炸药燃烧转爆轰数值模拟

以两相流模型为基础,气相产物状态方程采用基于统计物理的类CHEQ的计算结果,建立了HMX炸药的燃烧转爆轰数学模型。采用CE/SE方法模拟了颗粒度为125μm的HMX炸药的燃烧转爆轰过程,得到了爆轰参数及流场变化规律。模拟了装填密度对HMX炸药燃烧转爆轰的影响,并与实验进行了对比。数值模拟结果表明,在相同的点火条件下,爆轰成长距离在一定范围内随装填密度呈"U"形变化。     

加压富氧燃烧模式下SOx/NOx强耦合促进SO3形成的机理研究

加压富氧煤粉燃烧技术由于净发电效率高被认为是最有可能得到应用的燃煤CO2控制技术之一,但受燃烧压力影响,烟气中的酸性气体(SOx/NOx)分压显著提高,导致腐蚀风险加剧,而目前对该问题相关的基础研究很少。本文利用详细反应机理(72组分,428反应),基于实验数据对照,揭示了加压富氧模式下SOx/NOx强耦合促进SO3和NO2形成的协同效应。动力学机理计算结果表明:SOx/NOx的交互作用可促进SO2和NO向SO3和NO2的转化,并且该促进效应在一定的温度和加压条件下十分显著。基于反应路径和敏感性分析,本文最终发展了一个能用于准确预测加压富氧燃烧模式下SO3和NO2在后火焰区形成特性的9步骨架反应机理。     

旋流喷雾燃烧的直接数值模拟

对三维旋流喷雾燃烧进行了初步的直接数值模拟,其中液滴蒸发采用无限热传导蒸发模型描述,气相燃烧采用自适应单步反应机理,液滴的跟踪在拉格朗日框架中进行。模拟结果表明,喷雾燃烧的火焰结构十分复杂,仅采用传统的非预混燃烧模型是不够的。在蒸发和燃烧共存并存在强烈相互作用的区域,组分与混合物份额之间存在着复杂的关联,这给发展精确的湍流喷雾燃烧模型带来了挑战。     

分级燃烧稳定性的数值计算

发展低NOx燃烧技术,一个主要方法是通过分级燃烧组合燃烧过程来满足工况下的低污染排放要求.实现该技术的一个关键技术是如何在运行中避免或控制非稳定振荡燃烧.通过对分级燃烧系统的非稳态数值模拟,可以看列燃烧系统动态特性不仅与每个进口的安排有关,也和频率密切相关.通过构建火焰传递函数,可以定量分析火焰动态变化的大小和它们之间的相位关系.这些结果可以帮助我们在设计和运行分级燃烧系统时,防止可能出现的振荡燃烧,实现燃烧系统在全工况下安全、高效运行.     

甲烷气体在泡沫陶瓷中预混燃烧的数值模拟和实验研究

本文对甲烷气体在泡沫陶瓷内燃烧进行了数值模拟和实验研究.根据预混燃烧理论,建立了基于气固两相局部非热平衡模型,采用 26 种组分,77 步详细化学反应机理来模拟反应过程.边界上的辐射换热采用双通量法求解,为减少计算时间,计算区域内部利用扩散近似法求解.为减少边界条件对模拟结果精度的影响,提出了采用能量平衡方法,建立边界上的对流,导热和辐射的整个换热过程,模拟表明这种边界条件具有二阶离散精度.     

弱点火条件下炸药燃烧转爆轰的数值模拟

考察颗粒炸药从传导燃烧到对流燃烧再到爆轰的过程.对装填密度为85%的HMX颗粒炸药的燃烧转爆轰过程进行数值模拟,分析传导燃烧、对流燃烧和爆轰的发展过程.点火早期燃烧速度很低,火焰面在8.16 ms之内只前进了不到0.2 mm;形成对流燃烧之后燃烧速度快速增加,只用了0.1 ms就形成了速度为8 165 m·s^-1的稳定爆轰.当炸药颗粒直径或点火压力减小时,形成稳定爆轰所需的时间增加.     

湍流分层燃烧的直接数值模拟和小火焰模型研究

湍流分层燃烧广泛应用于工业燃烧装置,但是目前还比较缺乏适用于湍流分层燃烧的高精度数值模型。本文利用直接数值模拟数据库,对高Karlovitz数分层射流火焰的小火焰模型表现进行了先验性评估。考虑了两种小火焰模型,一种是基于自由传播层流预混火焰的小火焰模型M1,另一种是基于分层对冲小火焰的小火焰模型M2。研究发现M1和M2在c-Z空间的结果与直接数值模拟在定性上是一致的。在物理空间,M2对过程变量反应速率脉动值的预测结果要优于M1.