煤无烟燃烧锅炉炉内燃烧特性分析

对一台所设计的DZL1．0-0．7-AⅢ煤无烟燃烧锅炉炉内燃烧特性进行了数值模拟。对床层反应，采用了基于热力学平衡法的“黑箱模型”，而对于床层上方炉膛空间内的气相湍流燃烧则采用了标准κ-ε模型、旋涡消散模型和离散坐标模型。采用非结构化四面体网格生成技术处理复杂炉膛几何空间的网格生成。通过数值模拟，得到炉内速度场，温度场，浓度场等参数的分布特性。结果表明：“多孔分层错列撞击流式”二次风的引入对于改变炉内流动和燃烧特性，加强炉内烟气和空气的混合，强化燃烧及实现炉内消烟除尘具有重要的作用。     

垃圾炉一次风量对炉床燃烧影响的仿真研究

针对垃圾焚烧炉床层内垃圾燃烧过程复杂性及影响垃圾燃烧效率因素多的问题,运用数值仿真方法对某垃圾焚烧炉床层垃圾燃烧进行了模拟,获得了垃圾质量流失速率、水分蒸发速率、挥发分释放速率、焦炭燃烧速率和烟气的温度;并在50~1 000 Nm3/min范围内改变一次风流量,获得了床层质量流失比值、过剩空气系数和烟气中各组分的质量百分比含量。仿真结果显示,一次风流量取值517.47~6`32.09 Nm3/min时燃烧效率较高;炉排两端区域的一次风流量在50~75 Nm3/min时,可以使垃圾床表面平均温度明显提高,而且还可以提高燃烧效率,同时减少供风总量,节约能源与动力资源。本研究对优化设计垃圾焚烧炉,提高床层内垃圾的燃烧效率有一定参考价值。     

二次风喷嘴角度对炉排式垃圾焚烧炉内燃烧及选择性非催化还原脱硝的影响

利用CFD技术,对某城市处理量为750 t·d-1的垃圾焚烧炉内燃烧与选择性非催化还原脱硝（SNCR）过程进行建模分析,重点研究了二次风喷嘴角度的改变对焚烧炉内燃烧温度场的影响及其对提高SNCR脱硝效率的作用。模拟结果表明,焚烧炉二次风喷嘴角度调整为相互交叉45°,可以改善炉内燃烧状况,促进炉膛内烟气与空气的混合,使炉膛内温度场分布均匀,有利于SNCR还原反应;二次风喷嘴角度改变后,在一定程度上保证了SNCR系统喷入的尿素液滴在炉膛内的停留时间。与平行二次风相比,使用交叉二次风送风方案,前墙喷嘴脱硝效率提高4.8%,后墙喷嘴脱硝效率提高了19.7%。     

水泥分解炉内生活垃圾与煤粉燃烧特性分析和技改建议

将生活垃圾制备成垃圾衍生燃料（RDF）,再投入水泥分解炉内进行燃烧处理是生活垃圾无害化处置的重要途径。与煤粉相比,RDF在分解炉内的燃烧与运动特性存在较大差异,从而对分解炉的正常运转产生较大影响。通过检测分析、热工计算和计算流体动力学模拟（CFD）等手段,对比了RDF与煤粉在燃烧、运动特性等方面存在的差异。结果表明,与煤粉相比,RDF的水分、灰分含量偏高,固定碳含量偏低, 单位RDF燃烧理论空气量只有煤粉的14.5%。入炉煤粉的特征粒径为20 μm,RDF为10 mm;粒径小于10 mm的RDF喂入分解炉后随烟气向下游流动,但大于10 mm的直接向下运动,并在分解炉缩口和中部形成循环。经过空气干燥、粉磨后的RDF颗粒着火温度为235~242 °C,煤粉着火温度为375 °C,然而考虑实际使用时入炉RDF水分含量高、尺寸大等,其在分解炉内燃烧速度通常较煤粉慢。为此,建议水泥企业在对RDF进行准确的工业分析和元素分析基础上,通过热工标定、CFD模拟等手段优化RDF处置尺寸与喂入位置,确保RDF在分解炉内完全燃烧。     

100 MW锅炉NaOH颗粒生成的数值模拟

煤粉燃烧过程中矿物质的气化、成核、凝结等过程是炉膛中亚微米颗粒形成的主要途径。本文运用CFD软件针对某100 MW锅炉内NaOH颗粒形成进行了数值研究,计算得到了炉内的温度分布、氧浓度分布和亚微米颗粒数量浓度和质量浓度分布。结果显示,亚微米颗粒的生成数量与温度具有强烈的相关性,温度较高的区域亚微米颗粒数量浓度较大,温度较低的区域则较小;而在炉膛的高温区内,NaOH颗粒的质量浓度并不是最高,而是最低,同时随着炉膛高度的增加,NaOH颗粒的质量浓度逐渐增加。计算结果为今后数值研究燃煤过程中亚微米颗粒的形成与演化奠定基础,为研究温度等燃烧条件对亚微米颗粒形成的影响、抑制其排放等方面提供了一种有效研究手段。     

燃烧过程颗粒物的形成及我国燃烧源分析

燃料燃烧会排放一次颗粒物和二次颗粒物,一次颗粒物中亚微米粒子主要是由于无机矿物质经蒸发-成核-凝结-凝并的途径形成的;超微米颗粒的产生不同于亚微米颗粒的形成,是由于破碎机理.二次颗粒物是由气态前驱体在大气中转化而成的.我国燃烧源主要是煤燃烧、燃油机动车和农村生活燃料等.深入认识颗粒物的形成及燃烧源的特征对有效控制颗粒物的排放是很有帮助的.     

垃圾焚烧炉炉拱改造与燃烧优化的数值模拟

炉排式垃圾焚烧炉在处理比设计水分高、热值低的垃圾时,容易出现着火位置滞后、垃圾＂烧不透＂、残炭含量高等问题。采用FLIC软件的床层模型和商业软件FLUENT,对焚烧炉炉排和炉膛燃烧过程进行了模拟计算。结合某城市生活垃圾焚烧炉存在的燃烧不完全问题,通过一系列的数值实验,探索后拱高度和挡板的有无对燃烧过程的影响。比较了炉拱辐射强度、挥发分质量分数、温度沿炉排长度方向的分布以及炉膛内的速度矢量图。结果表明,降低后拱高度或增加挡板均可使着火位置有不同程度的前移;同时降低炉拱高度和增加挡板可使着火位置前移约1.1 m,提前进入稳定燃烧阶段。     

垃圾焚烧炉二次配风优化数值模拟

针对城市生活垃圾焚烧发电的排放问题,以重庆市某垃圾焚烧炉为原始模型,在炉膛两侧炉壁的适当位置设置二次配风口,并采用CFD（计算流体动力学）方法对炉膛内气体的二次燃烧过程进行数值模拟。通过观察对比有无二次配风以及二次配风口位置不同时炉膛内气体的温度场、气体在炉膛内的停留时间分布以及炉膛内气体的混合程度和湍动能等,重点分析了二次风在气体燃烧过程中所起的作用,并对2种不同二次配风口位置时抑制二恶英产生的效果进行了评价。通过对垃圾焚烧炉二次风的优化数值模拟,获得了适合本焚烧炉的比较合理的二次配风条件,可为焚烧炉的设计和改进提供一些有价值的参考。     

燃烧过程颗粒物的形成及我国燃烧源分析

燃料燃烧会排放一次颗粒物和二次颗粒物,一次颗粒物中亚微米粒子主要是由于无机矿物质经蒸发-成核-凝结-凝并的途径形成的;超微米颗粒的产生不同于亚微米颗粒的形成,是由于破碎机理.二次颗粒物是由气态前驱体在大气中转化而成的.我国燃烧源主要是煤燃烧、燃油机动车和农村生活燃料等.深入认识颗粒物的形成及燃烧源的特征对有效控制颗粒物的排放是很有帮助的.     

石灰调质污泥的燃烧特性及动力学分析

采用热重-差示扫描量热同步分析仪,在空气气氛下对石灰调制污泥进行燃烧失重实验.通过分析获得的曲线,可以将调质污泥的热反应过程分为4个阶段:自由水和化学结合水析出阶段;易挥发有机质析出和燃烧阶段;难挥发有机质析出分解和燃烧阶段;无机质的分解阶段.添加石灰后,污泥的着火温度小幅上升,综合燃烧特性指数随添加量增加而减小.采用Coats-Redfern积分法对挥发分析出和燃烧阶段进行了热反应动力学求解,发现添加量小于30%时,石灰可以减少污泥燃烧的活化能,促进污泥挥发分的析出和燃烧.     

北京市燃煤的空气质量影响及其控制研究

建立了2005年北京市燃煤污染源排放清单,利用MM5-CMAQ模型计算了各区县各行业燃煤对北京市空气质量的影响。研究表明,2005年1月北京市燃煤源对各监测站点SO_2浓度的贡献在70%以上,对PM_(10)和NO_x浓度的贡献约为20%～40%和10%～30%;7月本地燃煤源对SO_2浓度的贡献在40%～50%左右。1月采暖锅炉对空气质量影响最大,占50%～70%;7月电厂的影响最大。依据北京市奥运空气质量保障方案以及十一五期间能源规划,建立了2010年燃煤污染源大气排放的规划情景,并模拟了各规划措施对大气质量的改善效果。通过实施电厂脱硫脱硝除尘、炼焦工业停产、钢铁行业和水泥行业搬迁减产、供热锅炉改造、平房用煤改造等措施,与2005年相比,SO_2平均浓度下降30%左右,NO_x和PM_(10)浓度的下降幅度15%。     

切圆燃烧煤粉炉的空气分级燃烧改造

阐述了分级燃烧抑制NOx形成的基本原理,介绍了切圆燃烧煤粉炉的空气分级燃烧改造的基本特点,考察了轴向和径向空气分级、炉内空气浓度等因素对NOx排放量的影响;控制适当条件,使脱氮效率达到30％－50％,对煤粉炉的空气分级燃烧改造进行了费用效益分析。     

粉煤燃烧过程中细粒子形成机理的研究

煤是一种有机沉淀岩 ,主要包括有机碳化合物和无机矿物。在燃烧的高温条件下 ,煤中的矿物质首先经历热分解和气化 ,当烟气冷却时 ,它们经过冷凝成核、凝结和团聚等作用 ,形成大量细粒子。这些细粒子的排放会对大气环境和人类健康造成严重的影响。研究燃烧过程中细粒子的形成机理将为其污染防治提供理论基础和科学依据。本文系统地综述了煤燃烧过程中矿物质和痕量元素的气化、冷凝成核、表面凝结、团聚的机理、模拟和预测方法以及细粒子形成机理的研究进展。     

燃烧条件对灰渣中重金属元素形态的影响

根据改进了的BCR连续提取法,重金属元素形态分为酸可提取态、氧化物结合态、有机物结合态和残渣态,实验研究了不同燃烧温度、空气流量和燃烧气氛对燃煤重金属（Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb）的形态分布和挥发特性的影响规律。结果表明：在原煤和灰渣中,各重金属元素均主要以稳定的残渣态存在;8种重金属元素的挥发性难易程度顺序为Pb、Cd、Zn>As、Cr、Ni、Cu>Mn;燃烧温度从650℃升至1 050℃过程中,各重金属元素4种存在形态的逸出率逐渐升高,逸出率最低增大幅度为20%,最高达60%;随空气流量的增大,重金属元素的有机物结合态和残渣态加速分解和挥发,各重金属元素的逸出率不断增大;除元素Mn和Ni较易于在贫氧气氛中挥发外,元素Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb均在富氧气氛中比较易于挥发气化。     

自燃煤矸石吸附磷的动力学和热力学

自燃煤矸石作为吸附剂对水溶液中的磷酸盐有较好的吸附去除作用。通过改变时间、溶液初始浓度和温度等条件,研究了自燃煤矸石对磷酸盐的吸附反应。结果表明,在298 K的条件下,自燃煤矸石对磷的最大饱和吸附量可达7.07 mg·g-1,吸附平衡时间约为120 h,而且吸附数据符合Langmuir等温吸附模式。动力学研究数据表示,其吸附过程符合伪二级动力学模式和颗粒内扩散模式,证明了吸附过程中同时发生了化学吸附和物理吸附。吸附热力学参数自由能变ΔG为（-10.52,-11.74,-14.89）kJ·mol-1,焓变ΔH为46.96 kJ·mol-1和活化能E为63.71 kJ·mol-1,证明了吸附过程属于自发的吸热反应,是属于物理吸附和化学吸附的共同作用。     

钙基添加剂对燃煤过程多环芳烃排放特征的影响

采用小型管式实验炉,研究CaO、CaCO3 2种添加剂在不同用量、不同燃烧温度下对燃煤过程16种多环芳烃（PAHs）排放特征的影响。结果表明,CaO与CaCO3对PAHs具有抑制和吸附作用,CaO、CaCO3分别在Ca/S=3和Ca/S=2时,PAHs总量最少,CaCO3对PAHs的吸附作用优于CaO。当Ca/S=2,CaO、CaCO3分别在温度为750 ℃和850 ℃时,使PAHs总量降低31.05%和32.74%,高温不利于其对PAHs的吸附。不同实验条件下,气固相中不同环数PAHs含量的变化规律与其总量变化规律基本一致。在850 ℃,Ca/S=2时,CaCO3能最大程度地减少16种PAHs毒性当量TEQ。