氧和水蒸气浓度及升温速率对生物质燃烧的影响

采用热重实验法,实验研究了升温速率、氧浓度和水分浓度对生物质燃烧的影响.研究结果表明,升温速率过大时会发生热滞后现象,着火倾向发生在颗粒表面,对燃烧特征温度、失重速率和剩余质量百分数均有影响;当氧浓度较大时,氧向固体层的质量传递作用加强,使得挥发分与固体层同时发生燃烧,燃烧速率明显增大而燃烬温度降低;水分浓度影响了生物质的燃烧,湿空气燃烧不稳定的原因是水分的凝结与蒸发,湿空气燃烧会造成炉膛热负荷波动.     

浅谈铜基载氧体与可燃固体废弃物化学链燃烧特性实践探讨

随着人类数量的爆炸式增长,城市进程也随之加快,物质生活的丰富使得生活垃圾大量产生,如何处理这些城市垃圾,成了目前城市环境建设的重要问题.Cu80Si950是一种理想型载氧体,这种通过机械混合法产生的铜基载氧体具有高转化率、高强度、高循环稳定性的特点.文章对固体废弃物热解处理以及化学链燃烧处理等常见处理方式进行了介绍和分析,并以Cu80Si950为研究对象,对铜基载氧体与可燃性固体垃圾进行化学链燃烧特性的试验研究.     

高原低气压环境室内富氧的安全氧气体积分数上限

为了解决高海拔地区的富氧安全问题,通过实验模拟高原低气压环境,研究了滤纸、棉布和涤卡在富氧环境下燃烧速度的变化情况. 由实验可得,氧分压不变时,随着海拔的升高,材料的燃烧速度显著加快. 结果表明,在高海拔地区,富氧到与一个标准大气压中氧分压一致,会产生火灾危险. 通过对实验数据的分析,得出了高原低气压环境下室内富氧的安全氧浓度上限.     

进气富氧对直喷柴油机微粒排放粒径分布的影响

在一台增压中冷四冲程柴油机上进行进气富氧燃烧台架实验,用氧气流量阀和氧传感器控制进气氧浓度,用DMS500粒径分析仪检测排气粒径分布特性,研究进气富氧燃烧对柴油机排气微粒特性的影响.在稳态工况下,研究了进气氧体积分数分别为21%、22%、23%和24%时柴油机微粒排放质量浓度粒径分布、数量浓度粒径分布、几何平均直径、表面积浓度和体积浓度分布.实验结果表明:在固定工况下,随着进气氧浓度增加,积聚态微粒数量和质量浓度峰值明显降低,核态微粒数量浓度逐渐增加;微粒几何平均直径减小,小粒径微粒数量增多;微粒表面积浓度和体积浓度也随之降低.     

油气混合参数对柴油机低温燃烧过程的影响

应用三维CFD模拟研究了喷油和进气参数包括喷油压力、喷孔直径和进气压力对柴油机低氧浓度低温燃烧(LTC)过程的影响.结果表明:随着喷油压力增加或喷孔直径的减小,各氧浓度下缸内燃烧压力和温度峰值都增大;相同氧浓度条件下预混燃烧的强度增大,出现明显预混燃烧的氧浓度增大;相同氧浓度条件下的soot排放降低;缸内局部温度最大值增大,NOx排放增大.进气压力增大,缸内压力上升更快,但缸内平均温度略有降低,相同氧浓度下着火时刻提前,滞燃期缩短;燃烧过程中局部缺氧的状况得到改善,相同氧浓度条件下燃油的燃烧更加完全,放出的总热量更多,燃烧效率明显提高;soot峰值和最终排放值都减小,NOx生成量进一步降低.     

循环流化床掺烧生活垃圾实验研究

在 0 .2 3m× 0 .2 3m燃煤循环流化床上进行了掺烧城市生活垃圾的实验 ,研究了掺烧垃圾过程中气体污染物的排放规律 .实验结果表明 ,随垃圾加入量的增加 ,飞灰中含碳量减少 ,燃烧效率增加 ,HCl排放浓度增加 ,NO ,SO2 排放量减少 ,N2 O排放浓度先降低后增加 ,灰渣中二恶英含量随垃圾加入量的增加而增加 .     

稻秆富氧燃烧特性的热分析-傅里叶红外光谱试验研究

利用热分析仪(TGA)和傅里叶红外光谱仪(FTIR)对生物质能稻秆富氧燃烧过程和燃烧产物进行分析,研究不同O_2浓度对燃烧过程的影响。结果表明:稻秆的富氧燃烧过程大致分为释水、挥发分的析出与着火、焦炭的燃烧等阶段。在O_2-CO_2气氛下,随着O_2浓度的增加,焦炭的燃烧会在更低的温度下进行,燃烧特性参数会变好,但其燃烧特性与O_2-N_2气氛下相比会变差。燃烧后释放气体的主要成分是CO、CO_2和H_2O;对残留固体的分析表明,O_2浓度越高时,灰分中C元素的含量也越低,燃烧越充分。     

煤流化床加压富氧燃烧过程的动态特性

为全面深入地了解流化床加压富氧燃烧过程动态特性,建立了流化床加压富氧燃烧过程动态模型,充分考虑了燃烧气氛和燃烧压力改变对炉内燃烧以及烟气组成的影响.基于该模型分别研究了送风氧浓度、燃烧压力以及燃煤量改变时,炉内床温和烟气中各组分体积分数的动态响应,并对其在不同氧浓度和燃烧压力下的响应特性进行研究.研究结果表明,氧浓度、燃烧压力以及燃料量阶跃增加10%会引起炉内床温升高,其中密相区响应速度更快;同时,烟气中各组分体积分数在不同参数扰动下响应各异,主要受到此时炉内燃烧状况以及对应的风量、燃料量改变的影响.此外,床温和烟气中CO_2体积分数在压力以及氧浓度突然增加时的动态响应分别在高氧浓度、高燃烧压力下更明显,响应速度更快.整个变化过程中,烟气中CO_2体积分数为90%左右,烟气中O_2体积分数在8%以下.研究所得相关动态响应规律可对后续控制系统设计及优化提供参考与依据.     

煤在加压流化床富氧燃烧条件下的碳转化规律

在15 kW加压流化床富氧燃烧实验台上,进行了内蒙古烟煤在850～900℃下的加压富氧燃烧实验,研究了压力为0. 1～0. 4 MPa、空气和21%～30%氧浓度的O_2/CO_2气氛下燃烧的碳转化规律.研究结果表明:稳态富氧燃烧条件下,加压流化床富氧燃烧实验台干烟气中CO_2浓度均超过90%.提高燃烧压力有利于提高碳转化率和CO_2生成率,有利于降低CO生成率.在压力0. 1～0. 3 M Pa范围内,CO_2生成率随着压力的增加基本呈线性递增关系,从85%左右增加到93%左右.进一步增加压力,CO_2生成率逐渐趋于平稳,并保持在较高水平.在压力为0. 4 MPa条件下,CO_2生成率增加到95%左右.提高O_2/CO_2气氛的氧浓度能够提高碳转化率和CO_2生成率,但是随着压力的提高,氧浓度对碳转化率和CO_2生成率的影响减小.     

垃圾衍生燃料流化床焚烧污染物排放特性

为解决直接焚烧生活垃圾产生二次污染问题,将城市生活垃圾源头提质后制成RDF燃料,在流化床内焚烧以研究气态污染物排放特性。研究结果表明:RDF中随塑料比例增加,CO质量浓度减少,SO2质量浓度缓慢增加,当RDS燃料质量分数为35%时,SO2质量浓度趋于平缓,NO质量浓度先急剧升高,当RDF燃料质量分数为35%时,NO质量浓度趋于平缓;随床温升高,CO质量浓度明显降低而NO质量浓度增加,SO2质量浓度缓慢增长至850℃时基本不变;CO质量浓度随炉膛出口氧质量分数增大逐渐减少;SO2和NO质量浓度逐渐升高;随废石灰添加量增加,SO2的脱除效果较好,CO排放质量浓度呈略微减小的趋势,NO质量浓度增加显著。NOx,SO2和CO的质量浓度均远低于国家标准。最佳污染控制工况为:含25%~35%塑料RDF,床温为850℃,炉膛出口氧质量分数为11%,Ca O质量分数为5%。     

高海拔地区室内富氧浓度安全试验研究

室内富氧可以改善人在高海拔地区的缺氧状况,同时也会带来火灾危险,室内富氧的安全控制已成为重要的研究课题.文章对高海拔地区室内环境富氧条件下滤纸的燃烧速度和安全富氧浓度上限进行了试验研究,并对高海拔地区的富氧安全问题进行了分析.结果表明,在不同海拔地区,室内环境维持相同的氧分压时,滤纸的燃烧速度会随着海拔的升高而显著增加,如果不考虑当地的海拔高度而只以氧分压作为参考会带来火灾危险,但存在富氧的安全氧浓度上限,该氧浓度上限值与环境压力的关系为Y=27.91×exp(-P/44.78)+20.09;海拔不同,富氧到安全氧浓度上限时所对应的相当海拔也不同,该相当海拔与实际海拔的关系为H’=-0.68841+0.63893H+0.0048H2;在海拔高度低于5.55km的地区,通过对室内环境富氧可以安全地将相当海拔降低到3km以下.     

水蒸气和石灰石对流化床富氧燃烧NO的影响

借助循环流化床试验台架研究了水蒸气和石灰石对煤流化床富氧燃烧时NO析出的影响.结果表明:与空气燃烧相比,煤在体积分数比φ(O2)∶φ(CO2)=21%∶79%气氛下燃烧时NO的析出量降低.O2+CO2气氛下,随着O2体积浓度的增加,NO的析出量逐渐增大.水蒸气加入后,燃烧温度降低,且受到水煤气反应和水的离解等化学作用的影响,NO还原反应增强,析出量降低;水蒸气体积浓度越高,析出量的降低越大.CO2体积浓度的增加对NO还原反应的影响要大于水蒸气体积浓度增加时.石灰石煅烧产物CaO对密相区NO还原反应的催化作用占主导地位,进而致使NO的析出量降低;且其对挥发份较高的黄陵烟煤的影响要小于对挥发份较低的晋城无烟煤的影响.水蒸气会加速CaO的烧结,降低CaO对NO还原反应的催化作用.     

生物质油/柴油乳化油的稳定性与燃烧试验研究

采用司班-80(Span-80)/吐温-80(Tween-80)复合乳化剂,制备了由生物质油/柴油混合而成的乳化油,研究了HLB值、生物质油掺和量对乳化油稳定性的影响.在乳化油燃烧试验装置上,研究了乳化油燃烧及SO2,NOx和CO等气态污染物排放特性.结果表明:生物质油体积分数不超过15%、乳化剂HLB值在7.0～8.0之间时,乳化油具有较好的稳定性.随着烟气中含氧量增加,乳化油燃烧温度增加,烟气中SO2和CO浓度减少,NOx浓度增加.与柴油燃烧相比,乳化油燃烧产生的SO2,CO,NOx浓度较低,火焰明亮度较高,且火焰外沿有交叉闪光现象.乳化油可作为替代石油的燃油,但需解决乳化油偏酸性、排烟热损失大、黏度高等不利因素带来的问题.     

低气压富氧环境对典型织物燃烧特性的影响

室内富氧可满足人们在高高原地区的补氧需求，同时也会带来额外的火灾隐患。该文模拟高高原低压富氧环境，研究低气压下(60.5 kPa)不同氧浓度(21.0%、 27.0%、 33.0%和39.0%)对室内典型织物——纯棉和涤纶燃烧过程的影响，分析了织物火焰形态、点燃时间、质量损失速率、热释放速率和总热释放量等燃烧核心参数的变化。实验结果表明：在低压常氧环境下，纯棉和涤纶的点燃时间分别缩短了3.6%和7.8%,有焰燃烧时间分别增加了46.8%和197.0%,涤纶熔滴燃烧时间增加了3.0倍。随着氧浓度增大，2种材料的点燃时间、质量损失速率的达峰时间和热释放速率达峰时间均缩短，火焰高度有所增加，质量损失速率峰值和热释放速率峰值均大幅增加。涤纶燃烧效率提高了68.1%,总热释放量增加了1.2倍，且熔滴燃烧时间增加了3.1倍，纯棉燃烧变化则不明显。若以热释放速率峰值作为火灾危险性的判断依据，则织物在气压为60.5 kPa、氧浓度约为30.0%的条件下燃烧与在常压常氧下燃烧发生火灾的危险性相当。     

氧浓度对斯特林发动机燃用不同燃料时燃烧火焰特征的影响

利用高速摄影技术,研究了以乙醇为燃料时斯特林发动机引射气流中氧浓度对燃烧的火焰长度、色度、燃烧速度以及燃烧稳定性等的影响.结果表明：在引射空气时,随着氧气浓度的提高,火焰的稳定性及火焰传播速度提高,燃烧火焰长度变短,火焰变得更明亮,且柴油火焰亮度比乙醇大;在有引射气流的作用下,氧浓度对燃烧特征参数的影响较小.

     

高硫石油焦化学链燃烧特性及硫的转化

为了有效利用石油精炼过程中固体残留废弃物石油焦,在批次进料小型流化床上进行了基于赤铁矿石的高硫石油焦化学链燃烧实验,研究载氧体的存在对燃烧过程中碳和硫转化的影响,以及不同燃料化学链燃烧中的反应特性.结果发现,赤铁矿石的存在使碳转化率从49.6%增加到80%,化学链燃烧过程中硫主要以SO_2形式释放,SO_2和H_2S总量提高了43%.不同燃料的碳转化率和碳转化速率与其固定碳含量成反比.同时进行14次循环实验发现,虽然CO_2相对浓度有轻微下降,但仍保持在60%以上,未发现载氧体表面出现硫中毒和明显烧结现象.因此,以赤铁矿石为载氧体通过化学链燃烧方式利用高硫石油焦实验是可行的.     

富氧燃烧对柴油机低温燃烧反应机理影响的数值分析

从柴油机缸内燃烧反应的化学反应动力学机理出发,利用CHEMKIN软件对富氧燃烧时的低温反应进行了研究,运用计算流体动力学分析方法,通过耦合柴油机三维燃烧模型和正庚烷氧化反应动力学模型对低温反应机理中重要的脱氢反应和加氧反应过程进行了数值分析.对比空气助燃、富氧浓度对脱氢反应和加氧反应的影响发现:富氧燃烧能够促进脱氢反应,在压缩的上止点时刻,氧的体积分数分别为23%、25%和27%时的缸内脱氢产物C7H15的质量分数最大值分别是空气助燃时的1.95倍、4.77倍和291.58倍;加氧反应的速率随富氧浓度的升高呈线性增长趋势;富氧燃烧可以提高柴油机的热效率,使缸内生成更多的OH自由基,从而加快了后续的中温反应和高温反应速度.     

O2/CO2气氛下混煤燃烧过程中NOx排放特性

在滴管炉上对无烟煤、烟煤及其混煤在O2/CO2气氛下燃烧时的NOx排放特性进行了研究,重点分析了燃烧气氛、温度、氧浓度、掺混比例等对NOx排放浓度及氮转化率的影响.实验结果表明,较之O2/N2气氛下,无烟煤与烟煤在O2/CO2气氛下混烧时NO排放浓度平均低大约12%;随O2体积分数增加,NO排放浓度仅小幅增加;随混煤中无烟煤所占比例的增加,NO排放浓度先减小后增加,当无烟煤/烟煤比例为1:1时,其达到最小值;混煤的氮转化率随混煤中无烟煤比例的增加而逐渐减小.混煤的氮转化率与掺混比例有较大的关联,但并非简单的线性关系.     

CFD耦合化学动力学模拟EGR对柴油机燃烧的影响

研究了柴油机低速部分负荷工况引入不同EGR对缸内燃烧排放特性的影响.将CHEMKIN-Ⅱ化学反应求解器集成到KIVA 3V Release 2程序中,用正庚烷化学反应机理替代柴油燃烧,建立柴油机缸内燃烧数值模拟模型;结合试验数据,模拟分析喷油时刻保持不变,EGR率(废气再循环)从0%增加到60%的燃烧过程、NOx和碳烟排放.结果表明:引入大比例EGR后点火延迟明显增长,燃烧相位推迟,燃烧温度降低;较低燃烧温度避开了NOx的高浓度生成区,EGR率60%时NOx排放比无EGR时降低93.5%;但高EGR率未使燃烧路径避开碳烟生成区,加之较低的氧浓度不利于碳烟的氧化,碳烟排放增高.     

电厂天然气锅炉富氧燃烧数值模拟

对传统燃烧方式下和应用富氧燃烧技术(O2/CO2燃烧技术)时电厂天然气锅炉内的燃烧特性进行数值模拟研究.结果表明随着氧气浓度的增大,整个炉膛的高温区分布趋于集中,烟气温度增加,火焰分布更为集中,充满度也越来越差.当氧气浓度为25%时,炉膛内的温度分布和烟气辐射特性与传统燃烧方式下最接近.当氧气浓度由21%上升到40%时,炉膛内烟气温度得到较大幅度的提高,燃烧器所在截面温度上升300 K以上,火焰充满度变差.