燃烧过程中脱挥发分引起煤颗粒破碎的研究

从理论上分析了燃烧过程中脱挥发分引起的煤颗粒破碎机理,并通过模型预测了脱挥发分过程中球型颗粒内部的压力和应力分布,研究了颗粒大小、温度等几个因素对脱挥发分引起的破碎的影响,研究表明,煤颗粒的挥发分含量越高、炉膛内的温度越高,颗粒越容易破碎;颗粒越小,发生破碎需要的时问越短,但是极小的颗粒可能不会发生脱挥发分破碎,这和颗粒内部的对流孔径有关;此外,挥发分含量极小的颗粒,可能不会发生脱挥发分破碎。     

燃用低热值煤气的联合循环仿真及热经济分析

本文基于Aspen plus软件对燃用低热值煤气的燃气蒸汽联合循环系统进行了模拟仿真。在该仿真平台上对系统设计工况进行了计算验证。在设计工况下,燃气透平进口温度为1000～1050℃,模拟计算结果为1016.2℃。燃气透平出口温度设计参数为517.2℃,模拟结果为519.2℃。结果表明仿真模型能够准确模拟系统稳态情况的各种工况。本文还运用矩阵模式热经济学的方法对系统设计工况下的（?）流成本进行了计算分析,对系统进行了技术经济评价。燃气轮机和蒸汽轮机电能耗费的能量成本分别为22.2,24.06和16.64$·GJ^-1。     

褐煤热解与燃烧时矿物转化和细灰形成的CCSEM研究

在沉降炉中进行了一种典型中国褐煤的热解与燃烧实验,热解气氛为N2,燃烧气氛为O₂/N₂=21:79,采用CCSEM分析原煤、煤焦与煤灰。CCSEM分析结果表明,铁氧化物、石英、黄铁矿、伊利石和高岭土是煤中主要的矿物成分,同时也是主要的外在矿成分,褐煤中57.26%的矿物粒径小于10μm。在热解与燃烧过程中,煤中主要矿物发生了明显转化。富Si矿物和硅铝酸盐在热解和燃烧过程中可能发生了破碎;而富Fe矿物部分明显破碎生成细小矿物,部分外在矿直接转化,未发生明显破碎。细灰少量来自于细小富硅矿、石英和铁氧化物等矿物的直接转化,70%以上的细灰由Ca、Fe含量很高的混合硅铝酸盐组成。     

O2/CO2燃烧方式下Na元素对煤焦物化结构的影响

将低钠煤（H-煤）和高钠煤（Na-煤）分别在沉降炉中进行制焦实验,研究了钠对焦样的孔隙结构、碳微晶结构以及反应性的影响。研究表明,煤中钠含量增加后,在N₂气氛下,非灰基质失重率V^*会下降;而在CO₂气氛下,V^*却会升高。煤焦的碳化学有序度IG/I_All与V^*具有关联性,在有Na的催化时,其与反应性的关联性被破坏。焦的反应性主要由焦的孔隙结构和焦中Na的含量来确定,在动力控制区,Na的催化作用是引起焦反应性发生改变的主要因素。     

煤中钠元素赋存形态对亚微米颗粒物形成的影响研究

将原煤通过三步化学提取实验(水洗,NH_3OAc洗,HCl洗),然后通过浸溶实验(Impregnation Experiment),将煤中羧基(-COOH)中的H离子置换成Na离子.并将原煤、提取实验后煤和浸溶实验后的三种煤样在沉降炉中热解和燃烧,研究煤中钠的有机/无机赋存形态对其气化特征和亚微米颗粒物形成的影响.实验结果发现:提取实验后的煤样,Na元素大部分以硅酸盐形式存在,两种煤在沉降炉中的热解结果表明以硅酸盐形式存在于煤中的钠元素很难气化.浸溶实验后的煤样中,Na元素大部分以羧酸(COO-Na)的形式存在,两种煤在沉降炉中的热解实验结果表明以有机结合态存在于煤中的钠元素非常易气化.Na元素赋存形态对其燃烧过程中气化有重要影响,最终表现在亚微米颗粒物中的含量上.     

煤燃烧和热解过程中As和Se的挥发实验

为了研究煤燃烧过程中痕量元素的挥发及其影响因素,对焦作煤和六盘水煤在200～1 000℃温度范围内进行了热解和燃烧试验,并将底灰中As和Se的变化与煤的热失重进行了对比分析.试验结果显示:As的挥发跟煤的热失重有一定的关系,当煤的热失重最剧烈时,As的挥发速率也最大;对于Se,由于其易挥发性,一般在600℃以后挥发趋于稳定.同时对这两种煤中痕量元素的挥发性进行了比较,发现焦作煤中痕量元素更易挥发,这主要是由于六盘水煤中的含硫量较高,大部分痕量元素跟硫铁矿结合,导致其熔沸点较高.最后,在800℃下对痕量元素As和Se的挥发行为进行了动力学分析.     

煤灰沉积的传热过程模型及其数值研究

计算流体力学（ＣＦＤ）方法的应用在锅炉设计或燃烧设备的改造过程中有着十分重要的作用．本文研究了实际燃烧过程中普遍存在的煤灰沉积现象对数值计算结果的影响，提出了描述煤灰沉积的新型传热模型，比较了新模型采用前后数值计算结果与实测数据的差异，从而验证了该模型的合理性，提高了对炉内积灰、结渣过程数值描述的精度．     

粒径及加热速率对烟煤膨胀特性的影响

将不同粒径烟煤在实验室沉降炉中进行了不同加热速率下的热解实验，研究了煤粉粒径及其加热速率对煤粒膨胀特性的影响。实验结果表明，煤粒在热解过程中发生了明显的膨胀，形成了具有中空结构的煤胞型焦炭，这是煤中较高镜质组体积分数造成的。在相同加热速率下，随粒径减小煤粉颗粒膨胀越剧烈，随粒径增大煤粒膨胀程度之间的差异有减小的趋势。煤样不同膨胀特性是镜质组体积分数不同的结果。镜质组体积分数越高，在热解过程中更容易软化、变形，发生剧烈膨胀。当加热速率从0.5×104K/s升高到4×104K/s时，煤样膨胀程度先增加后减小，表明在0.5×104K/s～4×104K/s，存在一个最佳的加热速率，此时煤粒膨胀程度最高。     

离散系统通用动力学方程求解算法的研究进展

离散系统中的颗粒物在凝并、破碎、冷凝/蒸发、成核、沉积等事件作用下颗粒尺度分布的时间演变由通用动力学方程所描述.该方程为一典型的部分积分微分方程,普通数值方法难以求解.本文详细介绍了求解通用动力学方程的矩方法、分区法、离散法、离散-分区法、MonteCarlo方法等几种算法的原理、优缺点和最新的研究进展,并着重介绍了MonteCarlo算法,包括基于时间驱动Monte Carlo方法、基于事件驱动MonteCarlo方法、常数目法、常体积法以及多重Monte Carlo算法.