加压循环流化床气固流动特性实验研究Ⅱ:气固滑移特性

针对加压煤燃烧、气化和化学链燃烧的发展需求,建立了一种上升管内径为0.068 m、高5.2m的加压循环流化床冷态实验装置,研究了不同操作压力(0.1 ～0.5 MPa)下,平均粒径为137 μm、密度为2 490 kg/m3的Geldart B类颗粒的气固滑移特性.实验结果表明,在固体通量和状态表观气速一定的情况下,随操作压力的增加,上升管内颗粒的表观滑移速度和表观滑移因子逐渐减小,但并未对上升管内的气固滑移特性造成本质影响.与常压情况类似,加压下表观滑移速度、状态表观气速和表观颗粒体积分数之间存在显著的相关性.无量纲滑移速度随表观颗粒体积分数的增加呈幂函数型增加,表观滑移因子随无量纲滑移速度的增加呈指数型增加.     

燃烧调整对W火焰锅炉省煤器出口烟气组分分布的影响

以某660 MW超临界W火焰锅炉为研究对象,采用现场试验方法研究了燃烧调整对省煤器出口烟气组分分布的影响.结果 表明:450、500、650MW试验负荷下省煤器出口烟道横截面NOx和O2分布差异较大,中、高负荷下NOx质量浓度和O2体积分数分布呈左侧低右侧高的特点,而低负荷下呈中间低两侧高的分布特点,机组负荷越高,NOx质量浓度分布的不均匀度越低;运行氧量对NOx和O2分布特征影响并不明显;磨煤机组合方式影响炉内燃烧均匀性,进而影响省煤器出口烟道横截面O2和NOx分布,500 MW负荷3种磨煤机组合运行方式下NOx和O2分布的不均匀度分别为7.56％、7.70％、3.90％和17.30％、14.70％、6.49％.受燃尽风喷口风量分配偏差的影响,50％、75％和100％燃尽风风门开度下NOx质量浓度分布的不均匀度分别为7.86％、26.90％和10.40％,呈先增加后降低趋势,与O2体积分数分布特点基本相似.     

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.     

加压循环流化床气固流动特性实验研究Ⅰ:颗粒体积分数分布特性

针对加压煤气化和化学链燃烧的发展需求,建立了一种加压循环流化床的冷态实验装置,研究了不同操作压力(0.1～0.5 MPa)下,平均粒径为137μm、密度为2 490 kg/m3的Geldart B类颗粒在提升管内的压降和表观颗粒体积分数分布特性.实验结果表明,上升管压降随固气质量比的增大而线性增加,增加的速率随操作压力的增加而增加,且基本不受操作气速和固体通量的影响.加压条件下,表观颗粒体积分数呈上小下大的分布,且随固体通量的增加而增加,随标态表观气速的增加而减小.在固体通量和操作气速一定的情况下,增加操作压力可以显著提高上升管内表观颗粒体积分数,并使其轴向分布更加均匀.     

木质素热解/炭化官能团演变与焦炭形成

为了深入理解生物质热解/炭化过程,制备功能型焦炭,采用热重红外联用仪研究了木质素热解/炭化官能团演变与焦炭形成,并对所形成焦炭进行了导电性测试.实验结果表明:木质素热解/炭化过程分为4个阶段:200℃以下为自由水的脱除阶段;200～ 500℃为热解阶段,焦炭开始形成;500～900℃时焦炭中C-C键和C-H键进一步断裂,苯环大部分已被解链或芳香族化,形成无定形炭,在此阶段,焦炭的电阻率迅速下降,由986 Ω·cm减小到0.6 Ω·cm;900～1400℃时,碳碳双键几乎完全消失,焦炭内部结构重组,形成了一种介于无定型结构和石墨结构之间的新结构,电阻率达到0.2Ω·cm,导电性进一步增强.     

300MW燃煤锅炉SNCR过程的数值模拟

利用FLUENT软件对300 MW燃煤锅炉的选择性非催化还原(SNCR)过程进行了模拟.重点分析尿素溶液的喷射位置、液滴喷射速度、雾化平均粒径对SNCR过程脱硝效率以及漏氨量的影响,从而得到实际运行过程中最佳运行条件.结果显示,增加喷射速度能加快蒸发过程;雾化粒径越大越有利于还原剂的平均分布,但也会延长蒸发时间;在第1,2层同时喷射尿素溶液,并控制雾化平均粒径为0.3 mm和液滴喷射速度为30 m/s时,能够获得较好的脱硝效果.将不同氨氮摩尔比模拟结果与实际过程进行对比,结果表明两者能够较好地吻合.     

高铝矾土及负载生物质灰典型组分对城市污泥催化热解制油的影响

利用固定床催化热解装置研究高铝矾土颗粒及负载生物质灰典型组分(KCl,Na2SO4和K2SO4)对城市污泥热解气催化裂解制油的影响,对产物产率进行统计并利用GC/MS分析热解油有机相的组分.实验结果显示,高铝矾土促进了热解气的二次裂解,使含氧有机物更容易发生脱羧、脱羰基反应生成脂肪烃,并进一步环化及芳构化产生更多的芳香族化合物.在催化剂作用下,热解油有机相的含氧化合物比例从15.77%减少到10.67%,芳香族化合物从19.01%增加到28.75%.对负载KCl的高铝矾土而言,提高催化温度及增加料层高度可以强化其催化作用.而KCl的负载对催化反应存在2种影响:在高温下易挥发形成碱性氧化物,中和部分高铝矾土表面的酸中心,抑制芳构化反应进行;钾离子与羧酸形成羧酸盐,更容易发生脱羰基反应,从而增加热解油中烃类含量.     

农业有机废弃物能源化利用现状及新技术展望

我国农业有机废弃物产量大,不当处置会造成严重的环境污染.能源化利用是农业有机废弃物资源化利用的重大突破,符合生态、环保、可持续的社会经济和能源开发发展方向,应用潜力巨大.综述了农业有机废弃物能源化利用的产业现状和面临问题,同时分析了我国农业有机废弃物能源化利过程中的技术瓶颈,并结合社会、经济的发展目标,从我国能源政策、市场发展、法律法规等方面,对农业有机废弃物资源化利用新技术应用前景提出展望.     

球团竖炉气固流动与焙烧过程耦合的三维数值模拟

基于欧拉多相流模型,建立了球团竖炉气固流动与焙烧过程耦合的三维数理模型,其中气相采用标准k-e湍流模型,固相采用颗粒动理学模型,化学反应采用氧化动力学模型.对不同工况下的焙烧过程进行三维数值模拟计算,探讨了不同操作参数对竖炉炉温和焙烧产物Fe2O3产率的影响规律.结果表明,竖炉炉温和焙烧产物Fe2O3的产率对入炉烟温、入炉烟气量和冷却风量均存在最大需求值,分别为1 400 K,65.6 t/h,7.8×104 m3/h.达到最大需求值前,炉温和Fe2O3的产率均随入炉烟温、入炉烟气量和冷却风量的增加而增加.超过最大需求值后,竖炉炉温随入炉烟温、冷却风量的增加而降低,随入炉烟气量的增加变化不大;Fe2O3的产率随入炉烟温、入炉烟气量的增加而降低,随冷却风量的增加而增加.     

神经网络与遗传算法结合的球团竖炉燃烧优化

对神经网络与遗传算法结合的球团竖炉燃烧优化方法进行了研究.首先构建了以矿料成分及含水率、相关操作参数以及燃烧室和炉膛温度等16个参数作为输入量,球团竖炉煤气吨耗和NOx污染物排放浓度作为输出量的人工神经网络模型.采用700组现场运行数据作为样本对神经网络进行训练,训练后的模型具有良好的泛化能力和预测精度,煤气吨耗预测误差低于3％且NOx排放浓度的相对误差在5％以内.此外,结合所建模型,采用实数编码的遗传算法,对球团竖炉燃烧进行优化计算,在寻优过程中对煤气吨耗及NOx排放这2个优化分量采用线性加权和的方法转化为单一数值的目标函数.通过选择不同的权重比例得出不同侧重条件下的优化目标函数,并给出该优化函数下寻优所得的操作参量优化控制方案.由所选优化方案数值解可以看出在煤气吨耗上升1.7％的情况下,NOx的排放浓度下降了20.37％.