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氨气/甲烷无焰燃烧污染物生成特性的实验研究
1
作者 王志超 谭厚章 +4 位作者 李宇航 周上坤 张波 崔保崇 晋中华 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期277-286,共10页
为了深入了解氨气/甲烷无焰燃烧的污染物生成特性,本文在改进的旋风无焰燃烧炉中通过实验研究了氨气/甲烷燃料组成、当量比(φ)、热负荷(P)以及空气预热温度(Tin)对炉膛温度以及污染物排放的影响.研究结果表明:随着氨气热值比例的升高,... 为了深入了解氨气/甲烷无焰燃烧的污染物生成特性,本文在改进的旋风无焰燃烧炉中通过实验研究了氨气/甲烷燃料组成、当量比(φ)、热负荷(P)以及空气预热温度(Tin)对炉膛温度以及污染物排放的影响.研究结果表明:随着氨气热值比例的升高,炉膛温度和NO_(x)排放均是先升高后降低,并在中等掺氨比附近取得温度和排放的峰值.在相同条件下,纯氨和氨气/甲烷无焰燃烧都在理想当量比附近时取得最低排放.热负荷和预热温度的升高会提高炉膛温度造成NO_(x)排放的升高,热负荷的升高不利于控制氨逃逸,但预热温度的升高有利于降低氨逃逸. 展开更多
关键词 氨燃烧 甲烷燃烧 无焰燃烧 氮氧化物 氨逃逸
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煤粉气流床气化炉预热燃烧特性及NO_(x)排放试验研究 被引量：7
2
作者 谭厚章 王肖肖 +3 位作者 周必茂 周上坤 王毅斌 王学斌 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期4192-4204,共13页
煤粉预热燃烧技术已被证明是一种清洁高效的燃烧技术。针对大型燃煤机组四周空间及承重受限,提出采用结构紧凑的对冲气流床气化炉预热解煤粉并耦合燃烧的技术与系统,搭建了新型气流床气化炉预热燃烧实验台,对煤粉在气化炉内预热特性和... 煤粉预热燃烧技术已被证明是一种清洁高效的燃烧技术。针对大型燃煤机组四周空间及承重受限,提出采用结构紧凑的对冲气流床气化炉预热解煤粉并耦合燃烧的技术与系统,搭建了新型气流床气化炉预热燃烧实验台,对煤粉在气化炉内预热特性和预热燃料在燃烧室内燃烧特性进行研究,探索煤中氮元素在预热燃烧过程中的迁移和转化规律。结果表明,新型气流床气化炉预热燃烧实验系统能够自维持稳定运行,系统压力和温度波动很小;气化炉内温度梯度较大,高温区位于烧嘴平面附近,最高温度可达1115℃,而出口温度降至850℃。气流床气化炉能够为下行燃烧室稳定提供高温煤气和预热半焦;高温煤气中CO、H2、CH4质量分数(干基)分别可达13.15%、8.72%、0.78%;预热半焦颗粒相比于原煤颗粒粒径减小,原煤50%切割粒径d50=43μm,而预热半焦颗粒d50=24μm,预热后颗粒比表面积从4.05 m^(2)/g增到216.44 m^(2)/g,同时,孔容积也增大,颗粒燃烧特性得到改善;预热过程中96.33%的挥发分和40.23%的固定碳释放到高温煤气中;同时,转化到气相中的煤N达69.74%,其中47.67%转化为N_(2),其余转化为NH_(3)和HCN。预热燃料进入下行燃烧室后能够稳定燃烧,不存在着火延迟,温度分布均匀;主燃区预热燃料中的NH_(3)和HCN,以及焦炭中析出的氮大部分转化为N_(2),主燃区内没有NO生成。实验台燃烧室出口NO_(x)和CO排放质量浓度分别为143.02 mg/Nm3(6%O2)和8.17 mg/Nm3(6%O2),燃烧效率高达99.75%。煤粉经过新型气流床气化炉预热后燃烧,煤N仅有4.69%转化为NO。 展开更多
关键词 煤粉 预热燃烧 NOX排放 气流床气化炉
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氨燃料经济性分析及煤氨混燃研究进展 被引量：12
3
作者 谭厚章 周上坤 +4 位作者 杨文俊 崔保崇 邓双辉 王金华 王学斌 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期181-190,共10页
氨能作为氢能的重要补充,近来获得了越来越多的关注。双碳政策与煤价高企使燃煤电厂面临极大的生存压力。使用新能源弃电生产绿氨替代部分煤炭可以减少燃煤电厂的碳排放,使燃煤电厂向煤氨混燃的储能调峰电厂转型。该文对氨燃料的生产、... 氨能作为氢能的重要补充,近来获得了越来越多的关注。双碳政策与煤价高企使燃煤电厂面临极大的生存压力。使用新能源弃电生产绿氨替代部分煤炭可以减少燃煤电厂的碳排放,使燃煤电厂向煤氨混燃的储能调峰电厂转型。该文对氨燃料的生产、储存、运输成本进行详细的经济性分析,对工业锅炉中煤氨混燃的关键技术(如氨气的喷射位置、旋流煤粉燃烧器的改造)提出相应的总结和建议。最后,对电站锅炉掺烧氨气的NOx排放和飞灰含碳情况进行针对性的预测:掺烧氨气通常有利于降低飞灰含碳量,氨气对焦炭生成NOx的抑制与未燃尽氨气向NOx转化的竞争机制决定了工业锅炉以及电站锅炉中NOx排放。通过合理的措施可以同时实现飞灰含碳量的降低以及NOx生成的控制。 展开更多
关键词 煤氨混燃 经济性分析 NOX排放 飞灰含碳
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氨燃烧研究进展 被引量：46
4
作者 周上坤 杨文俊 +4 位作者 谭厚章 王毅斌 王金华 王学斌 杨富鑫 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期4164-4181,共18页
NH3常温下的液化压力远远低于H2,可以作为氢能的优良载体,通过合成氨方法能实现可再生能源的全球输运。将NH3直接燃烧可以减少裂解为H2过程中的损耗。该文综述氨燃烧在国内外的发展前景以及NH3在内燃机、燃气轮机、锅炉以及多孔介质燃... NH3常温下的液化压力远远低于H2,可以作为氢能的优良载体,通过合成氨方法能实现可再生能源的全球输运。将NH3直接燃烧可以减少裂解为H2过程中的损耗。该文综述氨燃烧在国内外的发展前景以及NH3在内燃机、燃气轮机、锅炉以及多孔介质燃烧器中的应用,并总结氨燃烧的火焰传播特性、化学反应动力学、燃烧器的设计以及污染物的生成与控制。最后,针对NOx排放较高的问题,分别从化学反应动力学和低氮燃烧技术应用的角度提出氮氧化物的控制策略。 展开更多
关键词 氨燃烧 无碳燃料 火焰传播特性 化学反应动力学 排放特性
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蛭石对高钠高钙准东煤结渣特性影响研究 被引量：10
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作者 周上坤 王萌 +3 位作者 谭厚章 熊小鹤 吕钊敏 杨富鑫 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期419-427,共9页
采用一维沉降炉,辅以灰熔点仪的实验方法,将蛭石与高钠高钙准东煤掺混燃烧,研究其对高钠高钙准东煤结渣特性的影响。结果表明,随着蛭石掺烧量的提高,灰熔点温度呈现先降低后升高的趋势,当掺烧量为6%时灰熔点温度最低;蛭石掺烧量越高,高... 采用一维沉降炉,辅以灰熔点仪的实验方法,将蛭石与高钠高钙准东煤掺混燃烧,研究其对高钠高钙准东煤结渣特性的影响。结果表明,随着蛭石掺烧量的提高,灰熔点温度呈现先降低后升高的趋势,当掺烧量为6%时灰熔点温度最低;蛭石掺烧量越高,高钠高钙准东煤结渣情况改善越明显,当掺烧量达到4%时,渣样变得疏松多孔,质地变脆,渣样与沉积探针之间的黏附性较弱,极易通过吹灰除去,建议蛭石掺烧量为4%;煤灰中原始矿物质以石英、钙铝黄长石或钙黄长石以及辉石类的低熔点矿物质为主,掺烧蛭石后,含钠的绿辉石矿物质被转化为韭闪石,含铁的斜辉石、赤铁矿等矿物质被转化为铁橄榄石,渣样中的矿物质均以高熔点的镁橄榄石为主;蛭石具有固钠的作用,取样温度越低,蛭石掺混量越高,其固钠效果越明显。 展开更多
关键词 准东煤 蛭石 结渣特性 灰熔点 无机矿物质衍变
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蛭石对准东煤灰物相演变及灰熔点的影响 被引量：3
6
作者 王萌 周上坤 +4 位作者 熊小鹤 谭厚章 彭江华 李鹏 张小军 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期141-147,共7页
结合灰熔点仪、XRD以及热分析仪等实验方法,研究蛭石作为准东煤添加剂的特性.结果显示,添加蛭石后灰中Si和Mg元素含量升高使得1100℃灰中主要物相由镁黄长石向透辉石和镁橄榄石方向转化,同时提前并促进CaSO4的分解;蛭石的加入提高了Na、... 结合灰熔点仪、XRD以及热分析仪等实验方法,研究蛭石作为准东煤添加剂的特性.结果显示,添加蛭石后灰中Si和Mg元素含量升高使得1100℃灰中主要物相由镁黄长石向透辉石和镁橄榄石方向转化,同时提前并促进CaSO4的分解;蛭石的加入提高了Na、K元素被固定在矿物中的比例,但对其反应路径影响不大;随蛭石添加比例升高,灰熔点呈现先降低后升高的趋势,在添加比例为4%时灰中Si、Ca比例较高,Mg比例较低不足以全部生成透辉石,导致1100℃以后新生成的黄长石或长石类矿物会和已有的透辉石在高温下、在Fe_(2)O_(3)的催化条件下发生低温共熔反应导致灰熔点降低;添加比例为8%时,大量生成透辉石和镁橄榄石,但含Na、K矿物的增多以及钙硅铝系的低温共熔反应使得软化温度处在1240℃水平. 展开更多
关键词 蛭石 准东煤 灰熔融温度 矿物相演变
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磷酸钙对缓解准东高钠-富铁混煤结渣倾向的影响
7
作者 李良钰 王毅斌 +2 位作者 王萌 周上坤 谭厚章 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期62-70,共9页
针对新疆地区高钠煤与富铁煤掺混燃烧中发生的严重结渣难题,本文采用沉降炉探究Ca_(3)(PO_(4))_(2)在降低高钠-富铁混煤结渣倾向方面的潜力,并结合多种表征方法对探针收集的渣样的成分、矿物相和形貌进行了详细分析。结果表明:添加3%Ca_... 针对新疆地区高钠煤与富铁煤掺混燃烧中发生的严重结渣难题,本文采用沉降炉探究Ca_(3)(PO_(4))_(2)在降低高钠-富铁混煤结渣倾向方面的潜力,并结合多种表征方法对探针收集的渣样的成分、矿物相和形貌进行了详细分析。结果表明:添加3%Ca_(3)(PO_(4))_(2)即可显著提升准东混煤的灰熔点,软化温度提升幅度高达200℃,变形温度提升150℃;对于高钠与富铁质量比为40:60的原混煤,炉内1200℃位置非冷却探针表面黏附的灰渣呈熔融状,其致渣组分主要为Fe_(2)O_(3)和含Si-Al-Ca矿物相的低温共熔体系;添加Ca_(3)(PO_(4))_(2)后,1200℃区域探针表面黏附的灰渣基本呈颗粒状,熔融度降低,而在1000℃区域探针表面收集的灰样变为松散状且易于吹除;掺混3%Ca_(3)(PO_(4))_(2)后黏附灰渣的熔融度降低的主要原因为Ca_(3)(PO_(4))_(2)能结合含Na、Ca组分生成高熔点的Ca_(5)(PO_(4))_(2)SiO_(4)和Na_(3)Ca_(6)(PO_(4))_(5),有效固留气态含钠组分,减少含碱金属/碱土金属组分的冷凝以及它们同含Si、Al矿物相结合发生低温共熔反应的可能性,该添加剂在减小高钠-富铁混煤结渣倾向方面具有较好的效果。 展开更多
关键词 Ca_(3)(PO_(4))_(2) 准东煤 结渣 灰 高钠-富铁混煤
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氨燃烧污染物特性的实验研究及动力学分析 被引量：5
8
作者 周上坤 杨文俊 +5 位作者 崔保崇 谭厚章 王学斌 李良钰 王肖肖 王金华 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期121-129,共9页
在旋风无焰燃烧炉中研究了空气预热温度、热负荷及当量比对氨气无焰燃烧污染物生成特性的影响,通过Chemkin分析了NO_(x)生成的动力学原因.实验和模拟结果表明:无焰燃烧可以显著拓宽氨气的可燃极限,稳定的无焰燃烧可以在1300 K以上实现.... 在旋风无焰燃烧炉中研究了空气预热温度、热负荷及当量比对氨气无焰燃烧污染物生成特性的影响,通过Chemkin分析了NO_(x)生成的动力学原因.实验和模拟结果表明:无焰燃烧可以显著拓宽氨气的可燃极限,稳定的无焰燃烧可以在1300 K以上实现.贫燃条件下,当量比φ=0.6~0.8时NO_(x)排放量达峰值,H_(2)排放和氨逃逸几乎为零.热负荷升高使远贫燃极限点的炉温升至1400 K以上,NH+O_(2)==NO+OH和HNO+OH==NO+H_(2)O这两种主要NO生成路径的反应速率明显提高,促使远贫燃工况点的NO排放量迅速增加,NO_(x)排放峰值向远贫燃工况偏移.在富燃条件下,NO和N_(2)O的排放量几乎为零,H_(2)排放和氨逃逸迅速增加.在微贫燃工况下(φ=0.96~0.97),最终实现了最低体积分数为5.6×10^(-5)的NO_(x)排放和3.7×10^(-5)的氨逃逸. 展开更多
关键词 氨燃烧 无焰燃烧 火焰稳定性 氮氧化物排放 氨逃逸 动力学分析
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