胡昕[1]2013年在《煤炭分级利用与富氧燃烧技术机理及应用研究》文中研究说明我国能源结构在未来较长的一段时期内仍将以煤炭为主。因此开发煤炭资源的高效清洁利用技术是关系我国能源安全与发展的关键课题之一。煤炭资源的分级利用结合富氧燃烧的多联产技术是一种新型的煤炭清洁利用技术,同时煤的富氧燃烧技术也是实现CO2减排的重要可能途径之一。本文根据煤的分级利用结合富氧燃烧的多联产系统对煤粉的利用方式,按照“煤粉富氧燃烧热重实验—煤粉热解挥发分析出特性—半焦燃烧及综合应用—煤粉富氧燃烧水平管式炉试验—煤粉富氧燃烧沉降炉试验—热态卧式炉石油焦粉富氧燃烧器着火试验”的研究思路探究了煤粉的富氧燃烧特性,煤粉热解过程的挥发分析出特性以及煤部分热解后半焦的富氧燃烧特性和吸附性变化,最后在2MW实验台上以石油焦粉模拟半焦进行富氧燃烧器的着火特性试验,得到了石油焦粉不同氧气配比下的火焰温度分布。在热重试验台上进行了煤粉的富氧燃烧特性及反应动力学研究,发现富氧燃烧气氛中的CO2对煤粉燃烧的抑制作用对煤阶低的煤种更为明显。在氧浓度低于60%的范围内,氧浓度对煤粉的燃烧特性参数的影响更为明显,氧浓度由21%提高至100%可以使无烟煤的最大燃烧速率提高至原速率的8.1倍,褐煤和烟煤也可提高5.5倍以上,从而大幅缩短煤粉富氧燃烧过程的反应时间,降低煤粉热重曲线的燃尽温度。通过不同的反应动力学参数计算方法发现高氧浓度的富氧燃烧过程多重扫描速率法计算过程的线性拟合度较差。通过改进单一扫描速率法提高了动力学参数的线性拟合度。计算结果发现,气氛中CO2以及氧浓度对动力学参数的影响主要体现在指前因子中。使用动力学补偿效应对改进的动力学参数计算方法的结果进行了验算,计算结果可靠。使用快速裂解仪对煤种在超过5000℃/s可控升温速率下对煤粉的热裂解过程进行研究,发现H2在裂解温度高于800℃后产量明显增加；煤阶更高的煤种CH4的产量更大。此外,延长热裂解反应时间对CO2的产量影响较小。煤阶更高的烟煤相对于褐煤热裂解过程释放的大分子产物种类更多,产量也更大,但轻质挥发分如H2,CO和CO2等则小于煤阶较低的褐煤等煤种。半焦的富氧燃烧试验发现提高氧浓度至40%时半焦的燃烧特性参数已经接近该煤种的空气燃烧工况,燃尽温度和最大失重速率等均优于煤粉空气燃烧工况。但氧浓度对着火温度的影响较小。对半焦吸附性的初步试验发现试验褐煤800℃半焦孔容积达到椰壳活性炭的76.3%,比表面积为椰壳活性炭的66.7%,与垃圾焚烧电站使用的吸附剂相比,吸附特性参数差异不大,鉴于褐煤与吸附剂价格之间的巨大价格差异,褐煤半焦作为吸附剂原料具有极其广阔的市场前景。通过煤粉水平管式炉富氧燃烧发现氧浓度对于高阶煤种焦炭燃尽过程的影响更为明显,提高反应速率,缩短燃尽时间。而在900℃反应温度下,CO的产量随氧浓度的升高而下降,在5%～10%的氧浓度范围内CO产量下降最快,10%～60%的过程中下降趋势减缓,氧浓度达到60%以上时CO产量的下降速度进一步减缓。在沉降炉上模拟了煤粉的富氧燃烧过程。在较低氧浓度下发现富氧气氛中的CO2加剧了无烟煤的难燃性,与O2在CO2中的扩散速率降低有关。过量氧气系数从1.05提高至1.3,无烟煤30%氧浓度富氧燃烧烟气中CO的浓度由3.63%下降至0.97%。将燃烧工况的氧浓度由21%提高至50%使试验无烟煤着火位置由距离喷口30mm处提前至10mm处,由于烟气量的下降,50%工况下尾部烟气CO2浓度降至70%左右。反应温度由900℃提高至1300℃的过程中,烟气CO的生成由于气化反应的影响由0.08%升高至0.81%。最后在2MW卧式炉上使用低挥发分的石油焦粉模拟半焦进行了富氧燃烧器的着火试验,得到不同氧气配比工况下石油焦火焰的温度分布,燃烧组织最好的工况火焰核心高温区温度达到1474℃,而燃烧组织较差的工况火焰核心高温区温度为1320℃左右。根据试验结果对煤粉及半焦的燃烧器设计建议如下：在未进行氧气预热的情况下,大量低温氧气与燃料一同喷入炉膛虽然增加了燃料周围的氧浓度,但会降低燃料与气体混合物的温度,并不利于着火。其他氧气喷口应尽量平均布置于送粉气流周围,喷口流量过高虽然会提高反应区域氧浓度,但低温氧气流速的增加会导致燃料着火位置后移,不利于燃烧器的稳燃。
刘靖昀[2]2006年在《富氧环境下煤粉燃烧特性试验研究》文中指出氧气浓度的变化对煤粉燃烧产生很大的影响，增加氧气浓度会降低着火热和着火温度，增加反应速度、提高火焰温度、促进完全燃烧。目前，世界上火力发电厂煤粉锅炉基本上都是用油点火或助燃，每年的耗油量是巨大的。如果可以利用富氧空气(高氧气浓度的空气)助燃煤粉、替代电厂点火用油，其经济效益将十分可观。 本文选用了从褐煤到贫煤的不同煤样，在沉降炉和热天平两种试验台上进行了煤粉的富氧燃烧试验。 在沉降炉中，着火温度随氧气浓度的增加而降低。低挥发分的贫煤对氧气浓度变化最为敏感，氧浓度由16％增加到36％，着火温度下降24％，绝对值降低147℃，而褐煤卡列那的着火温度随氧气浓度变化最小，仅下降36℃，但由于其本身的着火温度较低，所以降幅也达到12％。四种烟煤的趋势居于贫煤和褐煤之间，着火温度下降15％左右，绝对值下降60～100℃，且烟煤的着火温度在氧气浓度达到26％后，下降的速度降低。通过改变沉降炉内的煤粉浓度的实验，我们可以发现：氧气浓度增加，消弱了煤粉浓度对着火温度的影响。同样不同氧气浓度下煤粉细度对着火温度的影响很小，且基本相近。 在热天平中，不同的煤种随着氧浓度的增加最大燃烧速率对应温度TImax降低约50℃左右，下降比例在10％左右。氧气浓度增加后煤种的着火特性向好的方面转变：TG曲线左移，曲线变得更加陡峭。 本文也分析了氧气浓度增加对反应速度、燃尽率和排放的影响，得出在两种实验设备中煤粉燃烧速度与氧气浓度基本成指数关系，燃烧速度随氧浓度增加而迅速增加；氧气浓度增加对燃尽有很大的促进，尤其对于难燃的煤种，氧气浓度从21％提高到36％，燃尽率可提高11％；氧气浓度提高后并不一定增加二氧化硫和氮氧化物的排放，在过量空气系数一定的条件下，增加氧气浓度，二氧化硫和氮氧化物的生成量反而明显降低。
常爱英[3]2002年在《煤粉着火特性试验研究》文中提出本文采用热力条件和实际锅炉相似的沉降炉试验系统进行试验，得到了着火温度指数和烟温温差分布曲线。烟温温差分布曲线反映煤粉燃烧过程中的放热过程，利用该曲线分析了煤粉开始着火时的反应方式；通过煤质的工业分析和元素分析等独立变量对着火温度指数的回归分析，确定各变量对着火难易的影响，同时结合烟温温差曲线建立了单煤着火难易模型。 研究混煤及其组分单煤对着火的影响，确定了混煤着火难易模型，可以利用混煤和单煤各自着火难易模型得到的着火难易指数进行对比分析，比较它们的着火难易程度。 在单煤试验结果的基础上，分析影响煤粉燃烧稳定性的因素，利用烟温温差曲线和着火温度特征指数建立了煤粉着火稳定性模型，并且采用混煤试验结果对其进行分析校验，确定了其精确性。
裴晓辉[4]2017年在《煤粉加压富氧燃烧特性及系统能耗分析》文中研究说明煤粉富氧燃烧在CO_2分离和固定领域中具有明显的优势,但由于空分系统和CO_2净化压缩系统能耗巨大,造成系统的经济性较差,加压富氧燃烧技术是在富氧燃烧技术的基础上提出来的,基于加压富氧燃烧技术的发电系统具有更高的发电效率,本文对0.1～5 MPa条件下煤粉的燃烧特性和加压富氧燃烧系统的能耗进行了分析。本文构建了加压富氧近零排放发电系统,空分制氧、煤粉燃烧、烟气中CO_2分离压缩过程均在高压下进行,利用高压烟气冷凝器回收锅炉排烟中水蒸气的气化潜热,提高了发电系统效率;同时,用多级压缩加中冷的方法液化回收烟气中的 CO_2。在加压气氛下,煤粉的燃烧特性与常压气氛下存在很大的差别。本文应用高压TGA 设备,研究了不同压力(0.1 MPa,1 MPa,2 MPa,3 MPa,4 MPa、5 MPa等6种压力条件)、不同氧气和二氧化碳比例(21%02/79%CO_2、30%02/70%CO_2、40%02/60%CO_2等3种体积比)、不同煤种(烟煤、褐煤)条件下煤粉的燃烧和燃尽特性,获得了燃烧动力学参数。结果显示:相对于常压富氧气氛,加压富氧气氛下煤粉的着火温度更低,综合燃烧性能更好;在相同O2/CO_2比例条件下,随着压力的逐渐增大,煤粉的着火温度先逐渐降低再逐渐增大,3 MPa时着火点最低,综合燃烧性能最好;在同一压力条件下,随着氧气浓度的提高,煤粉的失重提前,氧气浓度越高,反应越剧烈;烟煤和褐煤TG曲线和DTG曲线随压力变化的规律是一致的,但由于两个煤种挥发分含量的差异,在相同压力条件下,褐煤燃烧反应速度更快;指数为1的随机成核和随后生长函数可以较好地表征加压富氧条件下煤粉燃烧的动力学过程。煤粉燃烧的烟气成分在不同的压力条件下存在一定的区别,本文利用搭建的加压富氧固定床试验台分析了不同压力条件下煤粉燃烧烟气成分的变化情况。结果表明:在加压富氧条件下,煤粉的着火时间均小于常压气氛,燃尽时间普遍高于常压气氛;对于褐煤和烟煤而言,煤粉燃烧的平均温度均高于常压气氛,这说明提升压力,可以提高煤粉的燃烧强度;不论烟煤还是褐煤,各个压力条件下氧气浓度随时间变化的规律是一致的,烟煤由于挥发分含量较低,初始阶段不同压力条件下O2浓度变化不明显;适当提高反应压力(<2 MPa),烟气中的CH4含量会提高,当压力进一步提高,CH4的生成量会降低;烟气中CO和CO_2的生成规律正好相反,在低压条件下,由于烟气流速较快,不利于煤粉颗粒和氧气混合燃烧,造成低压条件下烟气中CO的浓度较高,高压条件下,由于烟气流速较慢,有利于煤粉完全燃烧,CO_2浓度较高,实验条件下CO_2的最高体积浓度接近90%。以某300 MW燃煤锅炉为研究对象,利用ASPEN PLUS软件建立了加压条件下煤粉富氧燃烧发电系统模型,研究了不同压力条件下系统的能耗。随着压力的上升,空分制氧能耗逐渐增大,当压力从0.1 MPa到5 MPa,制氧能耗从64.862 MW上升到115.025 MW,单位制氧能耗也从0.309kWh/m3上升到0.548 kWh/m3;烟气压缩系统的能耗随着压力的升高而逐渐降低,0.1 MPa时,烟气压缩系统能耗最大,为41.325 MW;随着压力的升高,可以从烟气中回收水蒸气的气化潜热,部分补偿了空分系统能耗;加压富氧燃烧系统相对于常压富氧燃烧系统,电厂净效率更高。当压力从0.1 MPa提升到2 MPa时,发电系统的净效率从27.73%提高到29.28%,2 MPa条件下电厂净效率最高。
肖楠[5]2011年在《煤粉粒径对着火的影响及粗细煤粉分级在少油点火中的作用研究》文中指出我国正面临日趋严重的石油短缺问题,每年消耗的石油资源中,用于火电厂锅炉点火和稳燃的燃油量巨大,降低燃煤发电油耗成为节油的关键。在燃用贫煤、无烟煤等难点燃煤种的锅炉点火过程中,传统油枪需要消耗大量燃油。而目前无油或少油点火技术还不能满足低挥发分煤粉直接点燃的需要。因此,在这方面还有待新的技术研发。本文首先介绍了当前国内外所广泛使用的几种无油和少油点火技术,但是这些技术在点燃上述煤种时不能起到较好的效果,因此提出了粗细分级少油点火燃烧技术。粗细分级少油点火燃烧技术认为,由于细小颗粒的煤粉易于着火,在煤粉少油点火燃烧中,将煤粉进行粗细分离后进入少油点火燃烧器,小油枪的火焰先将细粉点燃,点燃后的细粉与油火焰一起再将粗粉点燃,以适应小油枪对低挥发分煤种的直接点火。本文在着火炉试验台架上进行的不同贫煤和无烟煤粗细煤粉着火试验,是粗细分级少油点火燃烧技术与装置开发的基础。在介绍了煤粉着火的判据、影响因素和着火温度试验方法后,在搭建的着火炉试验台架上进行了贫煤和无烟煤粗细煤粉的着火温度和着火阶段燃烧污染物的测量,并对试验结果进行分析。着火温度试验表明,煤粉进行粗细分离,先点燃细煤粉,可以降低贫煤、无烟煤等煤种的点火难度,同时空气量的减少也有助于降低着火温度。污染物试验表明,进行粗细分离对煤粉的NO_x生成基本没有产生影响,而细粉的SO_2生成量小于原煤粉,而粗粉的SO_2生成量大于原煤粉。本文最后提出了煤粉粗细分离器和小油枪试验台架的初步设计方案以及进行下一步试验需要完善的工作。
黄庠永, 刘加勋, 姜秀民[6]2010年在《O_2/CO_2气氛中超细煤粉着火特性》文中进行了进一步梳理利用热显微镜和摄像系统,研究了气氛、煤粉粒径、氧气流量和氧气浓度对超细煤粉在O2/CO2气氛中的着火特性的影响。试验表明煤粉在N2/O2中比在CO2/O2更容易着火,颗粒粒径在20μm及以下的煤粉着火温度及过程差别不大,挥发分析出比较平稳,而颗粒粒径较大的煤粉着火温度稍高。在纯氧中,氧气流量在大于一定值(200mL/min)后对着火影响不大。O2/CO2气氛中氧气浓度对煤粉着火影响较大,随着氧气浓度的降低,煤粉着火方式从均相着火变成非均相着火;且氧气浓度越低,着火越困难。
张亮[7]2015年在《Oxy-steam气氛下煤粉燃烧特性及NO生成特性研究》文中指出以CO2为主的温室气体导致的全球气候变化问题已经成为全世界关注的焦点,氧燃料(oxy-fuel)技术被认为是能有效控制火力发电厂C02排放的措施。目前的氧燃料燃烧技术主要是以O2/CO2循环燃烧为代表。Oxy-steam燃烧技术是一种新型的具有很大潜力的氧燃料燃烧技术,和O2/CO2循环燃烧相比,该技术具有结构紧凑、设备尺寸小,低NO、排放量和低过氧量以及高辐射效率和对流换热特性等技术优势,目前关于煤粉oxy-steam燃烧的研究很少。本文基于oxy-steam燃烧技术在热重分析仪上对煤粉／煤焦在O2/H2O气氛下的燃烧特性和反应动力学进行了初步探索,采用CFD软件及热重分析法研究了煤粉在O2/CO2 和 O2/H2O气氛下的燃烧机理,同时还在滴管炉上研究了煤粉在O2/H2O气氛下燃烧NO的生成特性。首先,本文在热重分析仪上,对平顶山烟煤和神华贫煤两种煤阶的煤样进行了O2/N2 和 O2/H2O气氛下的燃烧实验,分析了氧气浓度、升温速率和粒径等因素对煤粉燃烧特性的影响。通过TG-DTG曲线研究了煤粉在O2/H2O气氛下的燃烧特性和动力学特性。研究结果表明：在热重条件下,煤样在O2/H2O气氛下的着火相比于O2/N2气氛下的发生了延迟,同时O2/H2O气氛下的综合燃烧特性指数要低于O2/N2气氛下的。氧气浓度的升高能促进煤样的燃烧性能,当氧气浓度超过40%时,氧气浓度对煤样燃烧特性的影响变弱。在O2/H2O气氛下随着升温速率的升高,煤样的燃烧过程向高温区移动,但是煤样的燃烧性能随着升温速率的升高得到促进。粒径对煤样的燃烧特性有一定的影响,煤样的燃烧性能随着粒径的减小而增强。动力学分析结果表明煤样在O2/H2O气氛下的燃烧反应是一级反应,活化能和频率因子之间存在动力学补偿效应。随后采用CFD软件分析了煤粉在O2/CO2气氛下的着火机理并分析了CO2物理化学性质对煤粉富氧燃烧均相／非均相着火的详细影响,同时采用热重分析仪研究了了神府超细(细)煤粉在O2/H2O环境下的燃烧特性及燃烧机理。模拟结果表明C02的化学性质及高比热容是造成煤粉富氧燃烧均相着火延迟的主要原因,而C02物理性质对煤粉富氧燃烧非均相着火延迟起决定性影响。热重实验结果表明用H20代替N2对SF超细(细)煤粉的燃烧性能有明湿的影响。在相同的氧气浓度下,叁种不同粒径的SF煤粉在O2/H2O气氛下的燃烧性能比02/N2气氛下的有明显增强。在O2/H2O气氛下,随着氧气浓度的升高,SF超细(细)煤粉的综合燃烧特性指数变大,燃烧性能得到促进。氧气浓度的变化对SF超细(细)煤粉的影响是不同的,当氧气浓度低于30%时对燃烧特性的影响比较大,当氧气浓度大于30%时这种影响开始变小。在O2/H2O气氛下,粒径的减小有助于提高煤粉的燃烧性能。采用TG-DTG-DTA法发现SF超细(细)煤粉在O2/H2O气氛下的着火机理随着氧气浓度的升高会分别呈现出非均相着火、均相-非均线联合着火和均相着火机理。且相比于O2/N2气氛,在O2/H2O气氛下SF超细(细)煤粉会在更低的氧气浓度下发生联合着火和均相着火机理。接着进行了府谷煤焦和西山煤焦在O2/H2O气氛下的燃烧特性及反应动力学机理的研究。热重实验结果表明在O2/H2O气氛下的煤焦的反应性要明显强于02/N2气氛下的反应性,用H20代替N2有利于促进煤焦的燃烧性能。FWCK Starink 及 KAS等转化率法计算结果表明FG煤焦和XS煤焦的燃烧反应活化能随着转化率的变大而减小。根据Popescu法与Coats-Redfern积分法联合的方法发现FG煤焦在O2/H2O气氛下的燃烧反应是一级化学反应动力学,其机理函数为：G(α)=-ln(1-α).最后在滴管炉上研究了神府烟煤在O2/H2O气氛的燃烧NO生成特性,并分析了氧气浓度、温度、过氧系数及一次风率对煤粉在O2/H2O气氛下燃烧NO生成特性的影响。实验结果表明煤样在O2/H2O气氛下燃烧NO排放量要远低于O2/N2气氛下的。煤粉oxy-steam燃烧NO排放量随着氧气浓度的增加而增加。温度对煤粉在O2/H2O气氛下燃烧NO排放有很大的影响,NO排放量随着温度的升高而增加。煤粉燃烧NO排放随着过氧系数的升高而升高。在O2/H2O气氛下,当氧气量保持不变时,次风率对SF烟煤燃烧NO生成的影响较小。
王鑫[8]2016年在《非线性理论应用于动力配煤燃烧特性研究》文中研究指明动力配煤是适合我国国情的一种洁净煤技术,有利于提高煤炭热能利用率、加强燃煤设备安全可靠性、并且降低燃煤污染物排放。本文利用热天平试验表明动力配煤的燃烧特性与煤质特性之间存在强烈非线性,利用早停止技术防止神经网络模型过拟合精确预测了配煤燃烧特性,采用分形理论剖析了煤热解生成的煤焦孔隙分形结构及其着火燃烧特性,针对枣庄煤场开发了非线性多元优化动力配煤专家系统成功应用于示范工程。采用Early-stopping back-propagation(ESBP)神经网络精确预测了16种典型动力煤种及其48种配煤的着火温度和活化能,利用早停止技术解决了神经网络对训练数据的过拟合问题,明显提高了网络泛化能力和对新数据的预测精度。基于煤质分析建立了叁层神经网络模型,神经网络预测配煤着火温度和活化能的平均误差分别为0.29%和1.28%,远低于二次非线性回归的平均误差2.24%%和5.91%。采用ESBP神经网络精确预测了16种典型动力煤种及其48种配煤的最大燃烧速率和固定碳燃烬率,利用早停止技术解决了神经网络对训练数据的过拟合问题,明显提高了网络泛化能力和对新数据的预测精度。基于煤质分析建立了叁层神经网络模型,神经网络预测配煤最大燃烧速率和固定碳燃烬率的平均误差分别为1.97%和0.91%,远低于二次非线性回归的平均误差7.06%和4.03%。剖析了煤热解生成的煤焦孔隙分形结构及其着火燃烧特性。当空干基原煤中挥发分和水分的总含量由15.22%增加到39.49%时,煤粉热解的活化能降低导致煤焦孔隙分形维数由2.30增加到2.84,在孔径为3.7nnm处形成的微分比表面积峰值增加,而颗粒平均孔径降低。相应地煤焦着火温度由617℃C降低到486℃,煤焦燃烧活化能降低导致固定碳燃烬率由84%升高到91%。探索了燃煤烟气CO2的水热催化还原反应特性,针对水热还原CO2存在的4条可能反应途径进行了热力学分析,发现最容易进行的反应途径为：HC03-+2H≒HCOO'+H2O,试验表明铜催化剂水热还原CO2效果明显优于镍催化剂。当同时加入16mmol的铜粉和铝粉时,得到还原产物甲酸的浓度为6694ppm,水热还原CO2的转化效率达到29.1%。研究了电厂非线性多元优化动力配煤的一维炉燃烧特性。根据国电河北龙山电厂的锅炉设计煤种和实际煤源情况确定了五种配煤指标,利用非线性多元优化动力配煤模型计算得到优化配煤方案。利用一维炉对优化配煤进行了燃烧特性试验,采用微分差热法确定沉降炉试验中配煤的着火温度,通过优化配煤缩短了主力煤种(昔阳煤和国阳煤)的着火距离,降低了着火温度,同时降低了SO2和NOx排放。针对枣庄煤场开发了非线性多元优化动力配煤专家系统。采用ESBP神经网络预测动力配煤的着火燃烬特性构建多元优化动力配煤计算模型,提出根据多煤质指标权重计算配煤综合评价指数的方法。实现了非线性多元优化动力配煤的核心计算程序,结合煤场进储销管理模块设计完成计算机专家系统软件,成功应用于枣庄煤场的200万吨／年动力配煤示范工程。对专家系统计算得到的优化动力配煤方案在一台6t/h链条炉上进行燃烧测试,经第叁方检测表明：链条炉热效率由64.9%提高到71.4%,节煤率达到10%。
崔凯[9]2013年在《煤粉的富氧高温空气燃烧及其NO_x生成特性研究》文中认为富氧高温空气燃烧（HTOEC）是具有前景的煤粉燃烧技术，研究其燃烧特性和NO_x生成特性具有重要意义。论文在文献调研的基础上，通过基础实验、样机试验和数值模拟对煤粉在富氧高温空气条件下的燃烧特性和NO_x生成特性进行了全面研究。论文首先使用TGA、沉降炉和携带流反应器等实验研究了富氧条件下对煤粉的燃烧反应动力学及着火特性的影响，而后重点地开展了HTOEC煤粉燃烧器样机的研制、性能测试和数值模拟工作。论文搭建试验台完成了样机的燃烧和NO_x排放性能试验；数值模拟了HTOEC样机的燃烧和NO_x生成与还原，模拟结果与试验数据一致。为提高模拟精度和节约计算成本，论文对煤粉湍流燃烧模拟进行了多项改进：（1）提出一种根据煤质参数估算煤挥发分组分的方法；（2）在均相反应和NO_x生成与还原模拟中考虑挥发分中间组分反应的影响；（3）应用Magnussen的熄火理论修正传统EDC模型；（4）提出并开发湍流煤粉燃烧的“双反应机理法”。论文主要结论如下：1）实验研究表明：氧气浓度和加热速率提高会缩短煤颗粒着火所需时间，降低着火温度，增强煤燃烧强度，提高燃尽率；2）样机试验表明：在煤粉燃烧器的浓股一次风预热室中加入一股富氧气流可以实现富氧高温空气燃烧，在氧消耗量很少的情况下可以实现优异的煤种适应性、燃烧稳定性、节油性能和低NO_x排放性能；3）数值模拟表明：在富氧高温空气燃烧条件下，煤粉气流的火焰温度增高，燃烧强度增强，挥发分析出加快，着火提前；使用少量的氧气也可实现煤粉NO_x排放浓度的大幅减小，NO_x排放浓度与富氧气流中的氧浓度的增大呈先减小再增大的非单调变化，对论文所设计的燃烧器，富氧浓度的最佳值在50%左右；4）在EDC模型中考虑挥发分中间组分反应和进行基于Magnussen的熄火理论的修正可提高对湍流煤粉射流着火和燃烧特性的预测精度，更加准确地描述了化学反应与湍流的相互作用；将应用骨架机理的EDC模型与传统“后处理法”相结合，经过试验数据修正后，湍流煤粉燃烧中NO_x生成与还原的模拟精度得以提高；将复杂化学反应机理局限于主反应区，而其它区域使用简单化学反应机理的“双反应机理法”可以显着提高计算效率，便于高精度修正EDC模型的工程应用。
刘建全[10]2012年在《超（超）临界机组锅炉燃烧特性试验与优化研究》文中指出超(超)临界机组由于主/再热蒸汽参数提高,机组热效率比国内现有平均水平明显提高,且具有显着的节能和改善环境的效果。未来火电建设将主要是发展高效率、高参数的超临界(SC)和超超临界(USC)火电机组。由于国内技术引进后对国内煤源问题考虑不充分,由此导致了锅炉恶性结渣和燃烧不稳定等问题。另外,锅炉原设计为燃油点火,技术引进后为了节省用油,将燃烧器改为无油点火和燃油点火共用,需要对超(超)临界机组锅炉进行燃烧优化。论文以此为研究背景进行燃烧特性试验与优化方案的研究,主要内容如下。通过数值模拟试验对600MW超临界LNASB燃烧器旋流燃烧锅炉进行了预测,通过实际工业试验进行了验证和分析。以解决锅炉恶性结焦为出发点,研究了旋流强度及二次风量对燃烧器热态温度场、空气动力场分布的影响；研究了燃烧器给粉方式、二次风变化对炉膛内部NOx生成的影响,对燃烧器原始结构和各改进方案空气动力场、温度场和NOx生成特性进行了对比和分析。采用数值模拟试验和实际工业试验相结合的方式,对一台1000MW超超临界机组HT-NR3燃烧器对冲旋流燃烧锅炉燃烧不稳定现象进行了研究,研究了燃烧器一、二次风口形状对燃烧器热态温度场、空气动力场分布的影响,对燃烧器改进结构与原始结构NOx生成特性进行对比。对燃烧器原始结构和叁个改进方案进行了对比分析。600MW超临界旋流燃烧锅炉LNASB燃烧器具有以下特点。外二次风对射流扩展角影响较大,内二次风对回流区影响明显,内二次风风量及旋流强度过大时容易引起火焰气流冲刷水冷壁。内二次风对NOx影响较大,内二次风关闭时炉膛出口NOx下降22%。回流区根部距离随中心风速的增大而增大,燃烧器喷口处温度随中心风的退出上升明显,燃烧器中心给粉方式下火焰离喷口距离可有效地增加。同时,可以有效的降低锅炉NOx的生成。1000MW超超临界HT-NR3燃烧器旋流燃烧锅炉计算与试验结论如下。二次风扩口轴向长度及角度较大时,燃烧器火焰形状宽而短,NOx生成量较少,煤质较差时燃烧不稳定。二次风筒锥口轴向长度及角度减小后,燃烧器燃烧稳定性有所增强,锅炉NOx生成和排放量增加不明显。二次风扩口轴向长度减少1/2时燃烧稳定性明显增强,NOx排放量无明显增加,为最佳改进方案。对一台1000MW超超临界机组双切圆锅炉的燃烧特性进行了数值模拟试验预测,同时进行了实际工业试验研究。研究了燃烧器喷口布置、喷口形状及一、二次风速对燃烧器热态空气动力场、温度场分布的影响,对燃烧器原始结构和各改进结构空气动力场及温度场进行了分析。一、二次风速对炉膛空气动力场结构影响非常大,切圆直径随一次风速增大而变小,随二次风速的增大而增大。在燃烧器喷口形状不变的情况下,火焰刚性随一次风口尺寸的增大而增强。燃烧器喷口形状与布置方式不同时,燃烧器区域NOX生成与分布不同,锅炉各方案情况下NOx排放变化不明显。燃烧器一次风粉喷口通流面积扩大1倍,给粉量增加20%的情况下燃烧器区域温度明显升高,NOX生成量有所增加,在下侧布置辅助风情况下,炉膛水平截面气流充满度较好,NOX生成与前者相比无明显增加。
参考文献：
[1]. 煤炭分级利用与富氧燃烧技术机理及应用研究[D]. 胡昕. 浙江大学. 2013
[2]. 富氧环境下煤粉燃烧特性试验研究[D]. 刘靖昀. 浙江大学. 2006
[3]. 煤粉着火特性试验研究[D]. 常爱英. 浙江大学. 2002
[4]. 煤粉加压富氧燃烧特性及系统能耗分析[D]. 裴晓辉. 北京交通大学. 2017
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