链条燃煤工业锅炉燃烧优化的数值模拟研究

运用计算流体动力学模拟软件FLUENT对链条燃煤工业锅炉在不同炉排速度和配风方式下进行了燃烧优化的数值模拟研究,结果表明,炉排速度对工业锅炉的燃烧和NOX生成影响显著,最优的炉排速度为7.2 m/s,此时炉膛和烟道的整体温度水平均表现良好。最佳的配风方式为推迟配风和二次风相结合,增加二次风后,锅炉内的烟气扰动更明显、回流区更强烈,此时锅炉的整体温度水平较合理,高温区集中在炉膛和烟道的中部区域,在后拱处依然能保持着较高的温度水平,并能将后拱的高温烟气带至前拱,且可使NOX的生成量有一定程度的降低。     

炉内配风方式对锅炉燃烧特性影响的数值模拟

为了了解不同配风工况对煤粉燃烧过程的影响,本文以四角切圆燃烧煤粉锅炉为研究对象,采用k-ε-f-g即混即燃气相燃烧模型与煤的双挥发反应热解模型对不同工况下炉内流动、燃烧等过程进行了数值模拟。其结果表明：当机组负荷一定时,适当减少一次风率使整个炉膛火焰充满度大大得到改善,火焰长度与煤粉着火距离有所缩短;采用倒宝塔型二次风配风方式对于较差煤种的稳定着火较为有利;而停止三次风时,炉膛温度水平较高,煤粉燃烧完全,锅炉效率有所提高。     

低负荷掺烟对燃煤锅炉NO_X生成及SCR脱硝控制的研究

以某2×330 MW亚临界燃煤锅炉为研究对象,应用数值模拟研究了低负荷下两种一次风掺烟烟气再循环方案对炉内煤粉燃烧以及NOX生成规律的影响,耦合锅炉热力计算研究了SCR入口烟温的变化规律。计算结果表明,合理掺烟方式以及掺烟比能有效降低炉膛出口NOX浓度,提高SCR入口烟温,但掺烟比例过大会影响炉内煤粉正常燃烧;较优的掺烟方案为一次风掺烟20%,同时维持空气量不变,此时炉膛出口NOX排放质量浓度降低了18.29 mg/m3,SCR入口烟温提高了15℃。采用一次风掺烟能有效控制低负荷下锅炉NO_x生成及烟气中的排放。     

CF3H熄灭CH4/O2火焰过程中产生HF的数值研究

三氟甲烷(CF3H,HFC - 23)是一种优良的哈龙替代物,在目前的气体灭火介质市场占据显著的位置.然而,在三氟甲烷和火焰作用的过程中产生的HF不仅对火灾现场设备具有严重的腐蚀,而且对灭火现场人员具有严重的伤害.首先采用k-ε涡黏湍流模型,对CF3H熄灭CH4/O2的二维稳态湍流非预混燃烧进行数值分析,讨论杯式燃烧器中CF3H熄灭CH4/O2火焰过程中HF组分变化规律,通过改变初始参数分析CF3H浓度、CH4/O2配比对HF生成量的影响;采用CHEMKIN 4.0程序模拟CF3H熄灭CH4/O2火焰中温度、反应物、主产物和自由基浓度随火焰高度的变化关系.结果表明,火焰上方20～25cm的区域为HF富集区;H、CF:O为生成HF的重要中间产物,可以通过降低中间产物浓度降低 HF.     

基于VDI2198循环的内燃叉车实际作业排放特性

为了分析实际作业的叉车排放特征,基于VDI2198循环,采用车载排放测试系统(PEMS)对某基本型配备非道路国Ⅲ柴油发动机叉车进行前进、后退、货物举升、货物下降4种作业工况下的实车道路排放测试。结果表明,各排放物的排放速率在前进、货物举升和货物下降工况下处于较高水平,在后退工况下处于较低水平。CO_2、NO_x基于时间的排放因子在前进工况下最高,其原因是在前进工况下发动机处于合理转速工作区,进气充足,燃料燃烧较为充分,达到了高温富氧条件;CO、PN基于时间的排放因子在货物举升工况下最高,其原因是举升工况下发动机转速过高,进气不足、喷油量增加导致大量燃料不完全燃烧。后退工况下较低的CO_2基于时间排放因子,使得各污染物基于CO_2当量排放因子在后退工况下较高。与美国NONROAD模型中同类叉车排放水平对比,试验叉车的CO排放水平远低于Tier4A之前的排放水平,远高于Tier4排放水平;NO_x的排放水平低于Tier4A之前的排放水平,稍高于Tier4的排放水平。适度超载对排放影响较小,冷起动对排放影响较大。坡度增加对排放影响显著,坡度从0(平地)增至10%,CO、NO_x、PN、CO_2基于里程的排放因子分别增加了54%、19%、100%、27%;坡度从10%增加至15%,CO、NO_x、PN、CO_2基于里程的排放因子分别增加了41%、50%、51%、56%。     

废轮胎再燃脱硝试验研究

针对氮氧化物污染气体的脱除和废轮胎的能源资源化利用,对废轮胎胶粉的再燃脱硝特性进行了试验研究.利用模拟烟气在一个两段式管式炉实验台上对基于废轮胎胶粉和不同灰份组成的混合燃料进行了再燃和燃烬脱硝试验.再燃和燃烬温度分别为1 150 ℃和1 250 ℃.结果表明,废轮胎具有优良的再燃脱硝效果,在典型的再燃条件下其脱硝效率和天然气相当,再燃段SR2最佳值在0.9～0.95.当进口NO体积分数从0.05%增加到0.08%时,再燃脱硝的效率增加,但随NO体积分数的增加效率曲线逐渐变得平缓.但当停留时间增加到一定时间后,则脱硝效率均呈现出趋于渐近值的特点.在停留时间大约为0.3 s时可达到最好的脱硝效果.随着SR2的增大,再燃中间产物HCN的生成量逐渐下降,而NH3的生成量在SR2大于0.9后变化不大.当把废轮胎胶粉与布袋除尘器所收集的电厂褐煤灰混合使用时,再燃和燃烬两段脱硝试验的效率高达86%,和同样条件下天然气的混合两段脱硝试验非常接近.通过检测该条件下再燃中间产物HCN/NH3的生成量发现,褐煤灰能有效地控制再燃中间产物HCN/NH3的生成,避免了HCN/NH3在燃烬段的二次氧化.研究表明,废轮胎胶粉是一种非常好的再燃脱硝替代燃料.     

室内织物火灾烟气危害性分析

室内织物因其容易点燃、燃烧速度快、蔓延迅速等燃烧特性,对室内火灾的发生、发展蔓延及火灾危害都有重要影响.在低强度热源加热条件下,研究了几种常见室内织物如牛仔裤、化纤运动裤、棉布床单、混合织物等温度变化、火灾烟气危害性及喷水对热解烟气的影响.结果表明,棉类织物在低强度火源引燃后烟气毒害成分主要为CO、NOx、SO2,3种毒性气体在7～ 10 min超过人体允许极限值,喷水降低了烟气毒性成分的生成速度与生成量,如牛仔裤热解烟气中CO、SO2的超标时间分别增加了约4min、7 min,NOx则未超标;化纤类织物热解气体超标主要毒性成分为CO、SO2,喷水有利于化纤等聚合物熔融物的流动,在一定程度上反而加快了热量传递,热分解速度加快,有毒有害气体的生成量和产生速度增加.如加水后化纤运动裤热解烟气中,CO超标时间提前了10 min,SO2、NOx烟气也在20 min左右出现了超标情况.     

旋转喷雾法净化烧结SO2烟气适用性分析

根据实际烧结工况的运行边界条件对用于净化烟气SO2的SDA系统进行数值模拟,通过对比分析系统各核心设备中气流速度、反应物浓度、设备内温度分布变化情况,证明SDA系统可以较好地适用于烧结工况.实际应用时应设置烟气进风分布装置;中心烟气通道对控制脱硫剂用量、降低脱硫塔高度有重要作用;为了保证塔内反应充分,反应物干燥完全,应保证烟气在塔内停留时间大于10 s;旋转喷雾器应与脱硫塔进行拟合选型设计,同时为保证烟气排放达标,除尘系统应选择防腐耐温材料.     

二氧化氯杀藻无机副产物亚氯酸盐生成规律研究

研究了不同二氧化氯投加量、接触时间、pH值下二氧化氯杀藻中亚氯酸盐的生成规律及其他水质条件(藻初始质量浓度、有机物和氨氮)对亚氯酸盐生成的影响。结果表明,亚氯酸盐生成量随着二氧化氯投加量的增大和时间的延长而增大。放置2 h,生成的亚氯酸盐占二氧化氯初始投加量的10%~30%。二氧化氯杀藻的水样放置时间越长,开始生成亚氯酸盐的pH值就越低。放置30 min时生成亚氯酸盐的起始pH值为6,放置70 min时起始pH值为3.9。在酸性条件下,亚氯酸盐的生成量随pH值增大而增大;而从中性到碱性,亚氯酸盐增加缓慢。藻初始叶绿素a的质量浓度超过14.93μg/L时,亚氯酸盐的生成量随藻初始质量浓度的增大而增大。有机物促进了亚氯酸盐的生成,但亚氯酸盐的生成量并没有随有机物质量浓度的增加而增加。增大氨氮质量浓度,亚氯酸盐的生成量有降低的趋势。     

水蒸气对层流甲烷/空气扩散火焰中烟黑生成的影响

空气中水的存在会严重影响烷烃类扩散火焰中烟黑的生成,研究氧化剂流中水对烷烃类火焰的影响,对污染物控制及火灾扑救具有重要意义。模拟采用24步简化机理的有限速率化学反应模型、Moss-Brookes烟黑模型及Discrete Ordinates(DO)辐射模型,研究在空气中加入水对甲烷/空气层流伴流扩散火焰的影响,其中烟黑模型包括烟黑的成核、表面增长和氧化。结果表明,伴流空气中的水蒸气会降低火焰的温度、抑制烟黑的生成。这是因为:一方面,水蒸气降低了甲烷燃烧的温度,火焰温度的降低导致化学反应速率减慢,烟黑成核和表面生长速率随之降低,火焰中烟黑质量分数便减少;另一方面,由于水蒸气的加入使化学反应OH+H_2 H+H_2O(R(15))逆向反应加速,继而导致OH生成量增加。但由于氧气浓度降低使火焰体积增大,OH的浓度降低。从而导致烟黑的氧化速率降低,烟黑生成量增加。由于水蒸气的化学效应小于其温度效应,总体上烟黑质量分数降低。最后对比了模拟结果和试验结果。     

煤燃烧过程中NOx的形成机理及控制技术

通过对NOx的生成机理分析，阐述了燃烧过程中控制NOx生成和降低排放量的原则，探讨了目前相关的低NOx燃烧技术。强调了在降低NOx的同时必须注意高效率，对低挥发分煤在采用空气分级燃烧情况下的高效低NOx燃烧措施进行了分析研究。     

四角切圆燃烧锅炉冷态空气动力场试验研究

通过对330MW四角切圆锅炉燃烧器进行了炉内冷态空气动力场试验的研究，分析了B层燃烧器区域空气速度分布和衰减情况，研究了一次风速，一、二次风动量比和周界风风量等因素对四角切圆燃烧方式的炉内空气动力场的影响规律。试验结果表明，四角的一次风射流衰减特性基本一致，射流刚性良好。在改变二次凤与一次风动量比后，对炉内实际切圆直径影响较小。周界风可以增强一次风射流的刚性，燃烧器上下摆动只改变了炉膛火焰中心的位置，并未改变切圆大小。这为燃烧器安全稳定运行提供技术依据和运行参考。     

水泥窑用低氮燃烧器燃烧特性的试验研究

基于水泥生产线NO_x排放机理及控制方法,设计、研发了一种新型水泥窑用低氮燃烧器,并分析了天然气、煤制气及混合气的燃烧特性及其污染物的排放特性。结果表明:在过量空气系数α为1.2、二次风占比β为0.6时,新型低氮燃烧器燃烧天然气的效果较好,NO_x排放量为53 mg/m³,CO排放量为22 mg/m³;在相同燃烧条件下,煤制气燃烧温度及NO_x排放量比天然气高,CO排放量低于天然气;在过量空气系数α为1.2、二次风占比β为0.8时,NO_x排放量为57 mg/m³,CO排放量为6 mg/m³;天然气和煤制气掺烧时,其燃烧特性介于两者之间,且掺烧煤制气可提高天然气的燃烧速率。     

旋流燃烧器燃用低热值气体燃料的三维数值模拟分析

本文借助CFD技术对低热值气体在旋流燃烧器内的燃烧过程进行数值模拟。通过改变旋流燃烧器的导流叶片安装角度、燃料-空气预热温度、过量空气系数等参数,对热值为4.2 MJ/m3的低热值气体的多个冷热态工况进行数值计算,研究燃烧器结构参数及着火条件对燃烧过程的影响。本文为低热值气体燃料的利用以及相关燃烧器具的开发提供了参考依据。     

直通导叶式微型旋流管组分离效率实验

在矿井井下工作面等粉尘浓度较大的作业场所,直通导叶式微型旋流管组除尘器可满足受空间限制作业场所的初效除尘要求。为研究直通导叶式微型旋流管组的除尘性能,在不同粉尘浓度和抽气率条件下,对直通导叶式微型旋流管组的分离效率进行实验,并对其进气口、排尘口和气流出口的粉尘粒径、形貌进行测试分析。结果表明:直通导叶式微型旋流管组对d50大于14.34 μm的粉尘分离效果较好;当粉尘浓度在200~600 mg/m3、抽气率在0%~5%,直通导叶式微型旋流管组分离效率随着抽气率的增加而逐渐增加;粉尘浓度在600~1 200 mg/m3时,直通导叶式微型旋流管组在抽气率为5%时分离效率可达94%。     

香烟烟雾中SO2、NOx和甲醛浓度的测定及评价

选择某品牌香烟3种产品,分别测定香烟主流烟雾中SO2、Nox和甲醛的含量.3种污染物分别采用盐酸副玫瑰苯胺比色法、盐酸萘乙二胺比色法和乙酰丙酮光度法测定.结果表明,3种香烟主流烟雾的SO2质量浓度分别为15.76mg/m3、19.21mg/m3、20.22mg/m3;Nox的质量浓度分别为2.02mg/m3、1.60mg/m3、1.70mg/m3;甲醛的质量浓度分别为4.28mg/m3、4.68mg/m3、5.68mg/m3.香烟烟雾中SO2、Nox和甲醛的浓度较高,远高于这些有害物质引起机体损伤的阈浓度,长期接触会对机体产生确定性损伤效应.     

Safety parameters for oxygen-enriched flames

The utilization of low-quality gaseous fuel from biomass gasification and the abundance of oxygen-rich streams obtained as a by-product of nitrogen-air separation by membrane technology has incentivized the development of sustainable oxygen-enriched combustion technologies in the last decades. However, a dearth of experimental and numerical analysis addressing the reactivity and safety aspects of these mixtures at initial low temperatures can be observed in the current literature.In this work, the heat flux burner was adopted for the measurement of the laminar burning velocity of methane in oxygen enriched air at different equivalence ratios. Results were compared with numerical data obtained by means of detailed kinetic mechanisms developed at the University of Bologna and the Gas Research Institute (GriMech3.0). Simplified correlations for the estimation of the laminar burning velocity with respect to the oxygen content at any equivalence ratio were developed, tested and evaluated.An elemental reaction-based function was found appropriate for the estimation of the overall reactivity of the investigated mixtures. Besides, numerical analyses were performed to characterize the flame structures in terms of temperature and product distribution under several initial conditions. These results gave further insights into the reaction mechanisms of gaseous fuels in the case of oxygen-enriched air, highlighting potential bottlenecks for kinetic model refinements. Eventually, relevant safety parameters were estimated, in particular the flammability range of the fuel/oxidant mixture, in terms of lower and upper flammability limits.     

直流扩散式燃气燃烧器燃烧特性试验研究

针对目前国内广泛运行的锅壳式燃气锅炉，以在该结构锅炉上大量使用的直流扩散式天然气燃烧器为研究对象，研究了燃气燃烧器在不同负荷、炉膛背压、过量空气系数等参数对锅炉炉膛内火焰燃烧场分布的影响，其试验结果对燃气锅炉的安全经济运行以及燃气燃烧器的结构优化具有重要意义。     

燃油流量对防火试验火焰特征的影响

为了研究燃油流量对防火试验火焰特征的影响,为防火试验方案的设计提供参考和指导,采用Ansys Fluent软件对NexGen燃烧器进行三维定常数值模拟,分析了不同燃油流量条件下的火焰特征。结果表明:燃油流量对火焰最高温度和火焰形状几乎没有影响,但对火焰长度、监测面上温度分布、7个测量点的平均温度和热流密度有很大影响,通过分析各燃油流量条件下的火焰特征,发现当空气流量为35.8 g/s时,燃油流量在2.0~2.11 g/s——即余气系数为1.15~1.22时,能够用于防火试验。     

火源长宽比对隧道内矩形火燃烧特性的影响研究

开展了一系列小尺寸实验研究隧道内不同火源受限情况下的火焰形态和顶棚射流火焰长度。实验中采用四个长宽比范围1~8的矩形气体燃烧器作为火源,并通过改变火源的摆放位置和贴壁方向(长边贴壁和短边贴壁)来改变火源的受限程度。结果表明:当火源置于开放空间非受限场景时,随着火源长宽比的增大,火源卷吸空气周长增大,导致火焰高度不断减小。对于贴壁火当矩形火源的长边贴壁时,随着长宽比的增大,其火焰高度同样不断减小;由于卷吸不对称,火焰贴着墙壁向上方蔓延,其火焰高度明显高于开放空间条件下的值。当火源短边贴壁时,火焰高度虽然仍随长宽比的增大而减小,但其火焰高度与开放空间相近,明显小于长边贴壁的情况,说明此时空气卷吸受限程度不大,火焰蔓延没有受到墙壁明显的影响。在前人对轴对称火源(方形和圆形火源)研究的基础上,本文对矩形火源位于隧道纵向中心线和紧贴隧道侧壁的火焰形态和火源长度进行了实验研究,定义了一个修正的无量纲火源功率?Q *mod,并引入了考虑矩形火源长宽比的无量纲特征参量(n+1)/n,建立了综合考虑火源功率、火源尺寸和贴壁方向的矩形贴壁火的火焰长度关系式。