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空气射流特征对纯氨旋流燃烧火焰影响规律
1
作者 谢智成 徐义书 +3 位作者 张凯 余荣浩 韩金克 刘小伟 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期85-98,共14页
氨是理想能源,为更好利用纯氨燃料,开发适用纯氨燃料的燃烧器,通过数值模拟对某10 kWth天然气旋流燃烧器进行三维建模,并对其纯氨燃烧和氮氧化物排放性能进行计算及仿真分析,探讨空气射流特性对火焰形态、温度分布、NO生成及排放的影响... 氨是理想能源,为更好利用纯氨燃料,开发适用纯氨燃料的燃烧器,通过数值模拟对某10 kWth天然气旋流燃烧器进行三维建模,并对其纯氨燃烧和氮氧化物排放性能进行计算及仿真分析,探讨空气射流特性对火焰形态、温度分布、NO生成及排放的影响规律,以优化燃烧器纯氨燃烧能力。燃烧早期,旋流对燃料和空气混合影响大,而燃烧后期湍流强度对该过程影响大。发现通过增大空气射流孔面积(由12.8 mm^(2)增至19.2 mm^(2))、增加空气射流角度(由15°增至30°)均可增强旋流强度,促进燃料和空气混合,促进氨燃料快速着火和稳定燃烧,缩短着火距离。但过大的射流角度可能导致空气和燃料出现短暂分离,推迟混合过程,延长着火距离。此外,减小射流孔面积、增大射流角度还将增强燃烧器喷嘴附近湍流强度,促进氨燃料和空气混合燃耗,产生局部高温区,导致NO生成浓度升高。经对比优化,空气射流孔面积19.2 mm^(2)、射流角度15°、射流速度19.83 m/s时纯氨燃烧器实现稳定低NO燃烧,着火距离0.024 m、火焰长度0.446 m,NO生成峰值浓度和排放浓度分别降至443×10^(-6)和37.7×10^(-6)。 展开更多
关键词 氨燃烧 数值模拟 旋流燃烧器 预热解 NO
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分级空气高速射流对煤掺氨燃烧中氨预分解与NO_(x)生成影响
2
作者 余荣浩 徐义书 +4 位作者 王华坤 韩金克 谢智成 张凯 刘小伟 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期72-84,共13页
氨作为零碳清洁燃料,对碳减排有重要作用,但其燃烧过程中NO_(x)生成倾向大。针对煤掺氨燃烧NO_(x)生成控制问题,以某50 kW一维试验炉系统所用旋流燃烧器为原型,提出一种内置高速空气射流阵列结构的新型煤掺氨旋流燃烧器结构,以实现炉内... 氨作为零碳清洁燃料,对碳减排有重要作用,但其燃烧过程中NO_(x)生成倾向大。针对煤掺氨燃烧NO_(x)生成控制问题,以某50 kW一维试验炉系统所用旋流燃烧器为原型,提出一种内置高速空气射流阵列结构的新型煤掺氨旋流燃烧器结构,以实现炉内氨预分解后燃烧和分级燃烧。进一步用CFD燃烧数值模拟探究空气分级比、过量空气系数及氨燃料喷口尺寸对氨煤掺烧火焰结构及NO_(x)排放影响,优化新型燃烧器结构及运行参数。结果表明,相比于原型燃烧器,采用空间分散高速三次风射流会导致燃烧区域滞后,加深空气分级,减小主燃烧区域局部过量空气系数,抑制氨过度氧化形成NO_(x),也降低火焰温度峰值,利于抑制热力型NO_(x)产生。同时通过调控总过量空气系数使氨热解发生区域沿炉膛轴向逐渐延伸,火焰前部高温欠氧区增大,促进氨受热预分解为N_(2)和H 2,进一步减少氨中燃料氮直接转化形成NO_(x)。空气分级比20∶22∶58时,NO_(x)生成体积分数由原燃烧器的3309×10^(-6)降至新型燃烧器的1069×10^(-6),降幅达67.69%。增大过量空气系数,或过量空气系数不变、控制一次风率不变而增大三次风率将促进上述效应,进一步减少NO生成。氨管内径变化范围仅考虑5~9 mm,氨喷射速度和分散高速三次风带来的协同效应有待进一步研究。 展开更多
关键词 氨掺烧 深度空气分级 氨预分解 高速空气射流 三次风
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660MW超超临界燃煤机组脱硫废水雾化蒸发零排系统运行对锅炉热效率的影响
3
作者 王龙 夏永俊 +6 位作者 韩金克 彭博 曾佳微 吴建群 郭修文 黄赵鑫 于敦喜 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期399-405,共7页
脱硫废水是燃煤电厂在生产运行中产生的污染物,为了保护生态环境,需对其进行净化处理。热烟气蒸干技术因系统稳定、效率高被广泛用于脱硫废水处理,部分电厂采用旋转雾化蒸发技术实现脱硫废水零排放。为评估该蒸干系统对锅炉热效率以及... 脱硫废水是燃煤电厂在生产运行中产生的污染物,为了保护生态环境,需对其进行净化处理。热烟气蒸干技术因系统稳定、效率高被广泛用于脱硫废水处理,部分电厂采用旋转雾化蒸发技术实现脱硫废水零排放。为评估该蒸干系统对锅炉热效率以及空气预热器性能的影响,以660 MW超超临界燃煤机组为研究对象开展现场实验,在400 MW蒸干系统投运和退出工况、660 MW蒸干系统投运工况下测量锅炉排烟温度以及烟气成分,对入炉煤、飞灰、炉渣、脱硫废水进行化验分析。通过反平衡热效率计算方法得到各工况的热效率,并根据冷端综合温度与空预器性能修正计算结果评价各工况下空预器性能。结果表明,400 MW负荷下,退出蒸干系统时热效率为95.11%,投运蒸干系统时热效率为95.08%,系统投运降低了0.03%的锅炉热效率;400 MW负荷下系统处理废水流量为4.72 m^(3)/h,660 MW负荷下系统处理废水流量为6.93 m^(3)/h,高负荷下投运系统可以抽取更少的烟气来处理更多脱硫废水,投运系统更为有利;系统投运后灰渣的含碳量发生变化,这表明蒸干系统运行会对锅炉燃烧产生影响;系统投运期间空预器冷端综合温度较低,运行时需要注意空预器压差,避免发生空预器堵塞危害机组安全运行。 展开更多
关键词 脱硫废水 雾化蒸发 热效率 空气预热器
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颗粒粒径分布对全散射法测量颗粒质量浓度的影响 被引量：9
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作者 崔江 刘小伟 +3 位作者 陈栋 徐义书 韩金克 徐明厚 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第16期4415-4421,4528,共7页
燃煤电厂烟尘排放是造成环境污染最主要的因素之一,实现电厂排放烟尘浓度的在线监测显得尤为重要。以光全散射法为理论基础,运用MATLAB编程,得到消光系数与粒径、复折射率的关系以及颗粒浓度与消光曲线的关系;在实验室搭建粉尘浓度监测... 燃煤电厂烟尘排放是造成环境污染最主要的因素之一,实现电厂排放烟尘浓度的在线监测显得尤为重要。以光全散射法为理论基础,运用MATLAB编程,得到消光系数与粒径、复折射率的关系以及颗粒浓度与消光曲线的关系;在实验室搭建粉尘浓度监测台架,用0.81和2.1μm这2种聚苯乙烯标准颗粒在液相介质中对台架测试结果进行标定;而后选取3种粒径分布不同的二氧化硅球形颗粒进行测量,测量结果表明,样品中无量纲尺寸因子α>30的颗粒所占的比例越高,浓度测量的误差越大。 展开更多
关键词 颗粒 浓度测量 粒径分布 全散射法 消光系数 模拟计算
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高氯准东煤中典型矿物元素对颗粒物生成的影响 被引量：7
5
作者 徐义书 刘小伟 +4 位作者 张鹏辉 郭俊哲 韩金克 王浩 魏思怡 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期1558-1565,共8页
在高温沉降炉上,进行了高氯高碱准东煤、低氯低碱准东煤和由低氯准东煤处理制得的调质准东煤在含不同浓度HCl的模拟空气中的燃烧实验。利用DLPI进行了颗粒物的分级收集,对其质量粒径分布和矿物元素分布特性进行了讨论分析。结果表明,高... 在高温沉降炉上,进行了高氯高碱准东煤、低氯低碱准东煤和由低氯准东煤处理制得的调质准东煤在含不同浓度HCl的模拟空气中的燃烧实验。利用DLPI进行了颗粒物的分级收集,对其质量粒径分布和矿物元素分布特性进行了讨论分析。结果表明,高氯高碱准东煤的超细模态颗粒物生成量和峰值粒径均明显大于其他两种煤,其主要成分为Na和Cl。Ca的迁移特性与其形态密切相关,原煤中的Ca主要以无机矿物形式存在,主要迁移进入粗颗粒物而对超细颗粒物生成贡献较小。气氛中加入不同浓度HCl气体后,低钠煤和调质煤产生细颗粒物中Cl含量均升高,但生成量无显著变化。表明HCl并未显著促进矿物的气化,但会促进NaCl形式矿物蒸气的形成,进而促进成核形成超细颗粒物。 展开更多
关键词 煤燃烧 准东煤 氯 颗粒物 AAEM
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颗粒形状对全散射法测量颗粒物质量浓度的影响
6
作者 夏继胜 邹军 +6 位作者 吴凯 谈紫星 黄静 黄国辉 黄玮珍 韩金克 刘小伟 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2021年第1期299-306,共8页
燃煤电厂排放颗粒物作为大气颗粒物主要来源之一受到广泛关注,实现颗粒物质量浓度的精确在线监测意义重大。激光全散射法作为一种常用的颗粒物质量浓度在线监测方法,受颗粒特性影响较大,易造成较大的测量偏差。为探究颗粒形状对全散射... 燃煤电厂排放颗粒物作为大气颗粒物主要来源之一受到广泛关注,实现颗粒物质量浓度的精确在线监测意义重大。激光全散射法作为一种常用的颗粒物质量浓度在线监测方法,受颗粒特性影响较大,易造成较大的测量偏差。为探究颗粒形状对全散射法测量的影响,搭建了全散射法测试台架,并采用球形二氧化硅颗粒对测试系统进行标定,标定结果显示,球形二氧化硅颗粒质量浓度与消光程度高度线性相关,相关系数R2>0.99,测量浓度与真实浓度偏差仅为1.8%。进一步采用633 nm与532 nm波长激光分别对3种非球形(棱形、不规则和片状)二氧化硅颗粒进行测试试验。测试结果显示,3种形状颗粒物的质量浓度与消光程度均高度相关,R2均高于0.99;3种形状颗粒物质量浓度的测量值与真实值偏差与颗粒形状及激光波长相关,对比发现,入射波长为633 nm时,不规则、棱形和片状颗粒的质量浓度测量值与真实值的测量偏差分别为16.1%、27.4%和36.6%;入射波长为532nm时,3种颗粒质量浓度的测量偏差分别为4.8%、11.4%和17.4%;颗粒形状一致条件下,532 nm入射波长时的测量偏差明显较小,通过波长的选择可降低颗粒形状变化造成的测量偏差。 展开更多
关键词 全散射法 颗粒物 非球形颗粒 质量浓度 测量偏差
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激光全散射法测量燃煤颗粒物浓度的实验研究 被引量：6
7
作者 徐义书 刘小伟 +3 位作者 崔江 陈栋 韩金克 徐明厚 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1496-1502,共7页
本研究在激光全散射法颗粒物浓度检测系统上进行了不同性质、浓度燃煤飞灰颗粒的质量浓度测量实验。结果显示,联合全散射法颗粒物浓度检测系统和反演计算方法能良好的测算标准颗粒的质量浓度,误差约为7%。对于燃煤飞灰颗粒,测算结果能... 本研究在激光全散射法颗粒物浓度检测系统上进行了不同性质、浓度燃煤飞灰颗粒的质量浓度测量实验。结果显示,联合全散射法颗粒物浓度检测系统和反演计算方法能良好的测算标准颗粒的质量浓度,误差约为7%。对于燃煤飞灰颗粒,测算结果能反映气流中颗粒浓度的变化,然而测算值高于真实值约19.3%~27.2%。并且,对除尘器前级电场飞灰的测算偏差大于第四电场飞灰。进一步的理论计算结果表明,随颗粒粒径增大,散射光分布逐步向前向(即0°方向)集中,导致光电探测器在收集透射光的同时收集部分前向散射光,使得反演计算值大于真实值。而前级电场飞灰中含有更多的大粒径、非球形颗粒且粒径分布范围更宽,偏离了反演算法的假定条件,导致对测算偏差增大。 展开更多
关键词 全散射法 飞灰 颗粒物 质量浓度 光学测量
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