中国煤中氟燃烧排放特征与排放限值

为了确定中国煤中氟燃烧捧放特征和捧放限值,通过大样本测试与统计,得到了中国煤中氟含量的分布特征;通过典型电站锅炉、工业锅炉和流化床锅炉的煤、飞灰、底灰样品的采样测定,提出了煤中氟在燃烧产物中的总量分配模式,得到中国不同炉型燃煤氟捧放基本特征;比照大气污染物综合捧放标准和工业窑炉大气污染物捧放标准的规定,初步得到了中国燃煤氟化物排放限值和超标煤种的比例。结果表明：比照大气污染物综合捧放标准（GB16297-1996）和工业窑炉大气污染物排放标准（GB9078-1996）中对氟化物捧放限值的规定,中国煤在各种燃烧设备的燃烧过程中,大部分煤种的氟含量是超标的,若在燃烧过程中不采取相应措施,将会对环境造成一定程度的大气氟污染。     

煤燃烧固氟技术的工业试验

采用热力学计算分析煤燃烧过程中钙基固氟剂固氟反应平衡过程，探讨钙基固氟剂燃烧固氟的可行性及耐高温复合钙基固氟剂的开发原理，进行钙基固氟剂流化床和链条炉燃烧固氟工业试验。结果表明：流化床燃烧时石灰石固氟效果明显，在Ca／F=60～70时，脱氟率可达66．70％～70．00％，石灰石的添加量和粒度对固氟效果有显著的影响。对于工业链条炉，利用工业废料开发的耐高温复合钙基固氟剂固氟效果显著，在Ca／F=65—80时，脱氟率达57．32％～75．19％，在燃煤过程添加石灰石和钙基固氟剂具有固氟固硫的双重作用。     

气固两相流动中颗粒扩散的转捩现象

不引入任何湍流模型, 采用有限容积方法对三维气固两相湍流射流进行了直接数值模拟, 着重考察湍流结构的转捩行为对不同Stokes数颗粒扩散的影响. 为了得到高精度的结果, 同时降低计算量和存储量, 对气相流体控制方程组的求解采用分步投影算法, 对时间积分采用低存储、三阶精度的Runge-Kutta积分格式; 对颗粒控制方程的求解在拉格朗日框架中进行. 流场的统计结果与相关的实验数据吻合良好, 证实了数值算法的可靠性. 对颗粒扩散的研究发现, 展向涡结构对颗粒扩散的影响比较突出. 而在流场的演化过程中, 观察到颗粒扩散的新行为, 即中、小Stokes数的颗粒在流场中的分布出现了 “转捩”现象.     

水煤浆——一种有前途的新型燃料

七十年代以来,有一种新的燃料正在很快地发展,这就是水煤浆的应用。水煤浆,简单地说,就是把低灰的煤加入一定的水,在磨煤系统中磨成能够输送的煤浆。这种煤浆具有在保证足够低的粘度下煤粉浓度尽可能高,水份尽可能少,粒度要在0.25毫米以内并有良好的级配,并能够经几个月储存、运输而不会沉淀。因此在制备     

源头提质的高热值垃圾制衍生燃料热解产气特性

基于江苏省甪直镇城市生活垃圾源头提质后的高热值组分经过分选、破碎等工艺压制成RDF燃料,利用高温管式炉进行RDF热解实验,研究热解终温、物料配比、催化剂、温升速率和添加辅料等影响因素对RDF的热解燃料气的影响。研究结果表明:热解终温增大,热解效率及气体转化率都增大,温度越高,热解气中H2体积分数增大CO体积分数先减小后增大,CH4体积分数先增大后减小,CO2体积分数减小;随着RDF中生物质含量减小,生活垃圾含量增大,半焦及热解气先增大后减小;添加污泥的RDF热解效率及气体转化率分别增加2.85%和2.62%,CO和CH4体积分数增大,CO2体积分数减小;添加催化剂DHC-32的RDF热解气中H2体积分数大幅增加,CO2体积分数减小。快加热方式热解气产率增大,CO和CH4体积分数增大,CO2体积分数减小。     

煤炭高效清洁低碳利用研究进展

 随着能源生产和消费革命的到来,中国煤炭利用正在经历从低效、粗放向高效、清洁、低碳的利用方式转变。本文介绍了煤炭高效发电、分级分质利用、污染物综合处理与资源化回收、固废及生物质与燃煤掺烧发电、CO₂捕集封存和转化利用以及智慧能源等中国未来煤炭利用的主要发展方向。     

自由基簇射脱除氮氧化物

研究了电晕放电诱导自由基簇射脱除烟气中的NO_x(DeNO_x过程, NO_x为NO和NO₂的总称). 首先考察了放电特性, 发现适当调节喷嘴电极中的气体流量和电压可以产生稳定的流光电晕.实验表明, 烟气中NO浓度随电压升高而降低; NO₂浓度在低电压条件下与电压值成正比, 但是当电压升高到某一阈值后随电压增长迅速降低.电压升高可提高DeNO_x效率, 当电压临近击穿电压时, 效率可达70%. 文中提出了脱除NO_x的机理, 认为放电过程中产生的自由基在NO_x脱除过程中起关键作用, 自由基反应把NO和NO₂转化为酸类物质.为验证所提出的机理, 采用蒙特卡罗方法计算了相关反应的速率常数和自由基产率, 并在此基础上, 通过化学动力学计算得到了反应器出口NO和NO₂的浓度以及NO_x脱除效率. NO_x脱除效率的计算结果在低电压时与实验结果相近, 但在高电压时高于实验值.     

煤燃烧过程中碱土金属化合物的固氟实验究

为了开发高效燃烧固氟剂，通过实验研究了碱土金属化合物的燃烧固氟效果。结果表明：ⅡA族碱土金属的碳酸盐和氢氧化物对煤中氟的析出均有不同程度的固定作用。且随ⅡA族元素原子序数的增大，其化合物的固氟效果越好。根据廉价易得、广泛可取的原则，吸收剂的选取以钙基碳酸盐和氢氧化物最为合适。燃烧温度和停留时间对钙基吸收剂固氟效果有较大的影响，在燃烧固氟实际中，应针对不同燃烧方式选用相应类型的钙基固氟剂或开发耐高温固氟剂。     

煤燃烧过程中气态氟化物生成机理

为了研究燃煤过程中气态氟化物生成机理，在燃煤过程中气态氟化物生成特性试验研究的基础上，根据煤中氟的赋存形态、含氟矿物的热分解特性和煤的燃烧过程，通过固定床管式炉燃煤氟析出等温动力学实验建立了燃煤过程中气态氟化物生成动力学模型。结果表明，燃煤过程中气态氟化物生成可用一级反应动力学来描述，反应活化能E和频率因子A依赖于煤中氟的赋存形态和热稳定性，对于实验煤种A在12．5-46．0min^-1，E在28．0-65．1kJ．mol^-1。研究结果对揭示不同燃烧设备条件下煤中氟的燃烧转化规律、进行燃煤大气氟污染治理有理论指导意义。     

受损伴流湍流氢气射流火焰的直接数值模拟

采用直接数值模拟DNS的方法对受损伴流湍流氢气射流火焰进行了数值模拟, 采用16步的氢气燃烧详细化学反应机理, 冷的高速H₂/N₂燃料射流喷入热的低速伴随流, 伴随流由贫燃氢气预混火焰燃烧产生, 温度1045 K, 氧量较低. 化学反应源项由主程序在每一时间步长内动态调用CHEMKIN库函数获得. 计算采用消息传递MPI的并行计算方法, 采用12颗CPU在并行计算机上完成. 作为与实验对比的Faver平均结果由DNS瞬态结果做长时间的统计平均后获得. 火焰中涡结构的卷起以及发展过程均能很好地被捕捉, 可以观察到同旋向涡结构之间的相互吸引和反旋向涡结构之间的相互排斥过程, 伴随射流两侧涡结构彼此复杂的吸引、合并、挤压和撕裂过程, 湍流拟序结构由最初的轴对称模式开始向非对称模式演化. 流场中5.67 ms时刻瞬态的H, OH和H₂O分布, 表征了燃料射流自点燃过程中的详细火焰结构. 计算中获取的火焰抬升高度为9d ~ 11d, 与实验结果相吻合. 计算发现由OH和H粒子表征的火焰锋面中, 在火焰锋面转角位置, 燃烧过程得到强化, 可能与火焰面的拉伸以及较长的停留时间有关. 从湍流强度的分布曲线来看, 火焰的传播应该是从两侧向中心发展的. 这里的DNS结果可以作为今后发展更准确通用湍流燃烧模型的参考.