李社锋[1]2010年在《低挥发份劣质燃料循环流化床燃烧特性研究》文中进行了进一步梳理能源紧缺、环境污染是整个人类社会面临的两个重大问题,低挥发份燃料的高效综合利用日益受到重视。本文对多联产半焦和石煤等低挥发份燃料的着火燃烧特性、CFB燃烧及污染物排放特性、循环流化床飞灰回燃特性进行了研究,从而为工业应用提供指导。采用SEM、氮吸附、压汞、固体压片红外光谱相结合的方法研究了多联产半焦的物理化学特性,结果表明：半焦和原煤相比,孔隙结构更发达,尤其是小尺度的大孔显着增多；氢键缔合的-OH或-NH、=CH等官能团减少,脂肪族CH、CH2和CH3减少,饱和酯、醛类、酮类、羧酸、烯烃、芳环及杂环化合物等物质减少,C-O基团化合物及乙烯类物质减少,甲基／亚甲基的数量比增大,含氧基团与芳香度含量之比降低。利用常压、加压热天平研究了不同半焦的着火燃烧机理,结果表明：随着热解温度或升温速率的升高,半焦的着火温度(Ti)升高,燃烧产物释放特性指数(r)减小,燃烧稳定性(Rw)降低,燃尽性能(Cb)提高,活化能(Ea)降低；随着反应压力的提高,半焦的着火温度降低,燃烧产物释放特性指数r增大,燃烧稳定性提高,燃尽温度先升后降,活化能先降后升,在压力0.8MPa时燃尽温度最高,活化能最低；粒径增大,则半焦着火温度升高,燃烧产物释放特性指数增大,燃烧稳定性先升后降,燃尽特性非单调变化,活化能非单调提高；焦煤比增大,则其着火温度先降后升,燃烧产物释放特性指数减小,燃烧稳定性降低,燃尽性能提高,活化能升高。另外,DAEM模型计算结果显示,半焦的活化能Ea随着质量损失率的增加而降低。在小型CFB试验台上进行了半焦燃烧及污染物排放特性试验,结果表明：焦煤比越大,S02、NO、N20的排放浓度越低；从850℃到940℃,随着温度的升高,NO排放量逐渐升高,N20排放量逐渐降低,但降低的趋势变缓；提高过量空气系数会导致NO、N20排放量增大；增大二次风率可降低NO、N20的排放；风量增大,炉膛烟气表观流速提高,NO排放浓度减小,N20排放浓度增大。针对有些循环流化床锅炉存在飞灰含碳量高和石灰石利用率低的问题,进行了劣质燃料水活化飞灰回燃特性研究。飞灰回燃不仅可以降低飞灰含碳量,而且可以提高脱硫剂的利用率。本文在小型循环流化床实验台上进行了一系列的飞灰回燃试验,研究了灰煤比(Ca/S比)、运行温度、飞灰活化方式、循环倍率、表观烟气速度等因素对脱硫效率和飞灰含碳量的影响,寻求合理运行参数,得到的试验结果可以指导工业运行。在前入研究的基础上,结合循环流化床流动特性、煤焦反应、污染物的生成与分解规律,建立了考虑飞灰再燃的CFB燃烧总体数学模型,并利用该模型对试验工况进行了模拟,分析显示计算结果与试验结果基本吻合。同时,运用该模型对CFB燃烧进行了预测,得到了采用飞灰回燃时,CFB系统的运行特点,为工业生产提供理论依据。最后,对CFB焙烧石煤灰渣提钒进行了初步探索,在一台小型流化床燃烧试验台上研究了不同配方灰渣料团的焙烧特性,着重考察了焙烧温度、焙烧时间、表观烟气速度、添加剂种类对焙烧成球率的影响,并对飞灰、底渣、床料进行收集采样,利用多种酸溶液对各种样品浸取提钒,研究了焙烧温度、焙烧时间、浸取方式对转浸率的影响。结果表明：采用水泥为添加剂,温度为930℃,焙烧时间为90 min,可得较高焙烧成球率和转浸率,钒总回收率约为55.1%。
侯海盟[2]2013年在《城市下水污泥循环流化床焚烧及排放特性试验研究》文中提出城市下水污泥(以下简称污泥)焚烧处理具有减量化、稳定化、无害化和资源化的优点,是污泥处置方法中最彻底的处置方式。但是污泥焚烧处理过程中,会产生NOx、SO2、HCl、CO、重金属及二嗯英等污染物,直接排放会对环境产生严重危害。污泥具有特殊的燃料特性,导致其具有与煤和生物质不同的燃烧特性和污染物排放特性。因此,对城市下水污泥焚烧及污染物排放特性进行研究具有重要的理论价值,对污泥焚烧处理具有很高的应用价值。本论文主要针对污泥在循环流化床(CFB)内焚烧及污染物排放特性进行研究。通过在不同试验装置上的试验及理论分析计算,研究污泥的燃烧过程,焚烧过程中主要气体污染物的排放特性以及重金属的迁移和转化特性,探讨湿污泥循环流化床一体化焚烧工艺污泥干化和焚烧过程中污染物排放特性,为污泥流化床焚烧技术的工程应用提供理论和试验依据。具体研究内容如下：1.研究污泥燃烧特性及动力学特性。利用热重分析法对污泥燃烧过程进行研究,并对加入不同辅助燃料对污泥燃烧的影响进行探索。研究结果表明污泥与煤或生物质燃烧过程明显不同,挥发分析出和燃烧阶段及挥发分和固定碳燃尽阶段均是主要失重区间,存在两个明显失重峰。污泥着火温度低,但其燃烧速率较低,导致综合燃烧性能和燃尽性能较差。掺混煤或生物质燃烧会在不同程度上改善污泥的燃尽特性和综合燃烧特性。2.在15kW循环流化床试验台内研究干污泥焚烧过程中NOx、SO2、HCl等污染物的排放特性。设计并搭建15kW循环流化床试验台,进行不同运行参数条件下污泥焚烧试验,探索主要气体污染物的排放特性。本试验台上的研究结果表明,随着焚烧温度的升高,NO、SO2和HCl排放浓度均会增加,N2O浓度会降低；增大过量空气系数会促进NO和N2O的生成；提高二次风比率可以降低N2O和NO的排放浓度,但对不同含水率的污泥效果不同；污泥含水率增大会促进N2O和HCl排放,而降低NO的浓度；污泥焚烧过程中NO和N2O排放浓度较高,但燃料氮的转化率低于燃煤过程；未加入石灰石时,SO2排放浓度较高,HCl排放浓度超过标准限值,加入石灰石可以有效地进行炉内脱硫脱氯。3.在15kW循环流化床试验台内研究污泥中磷对石灰石脱硫的影响。针对不同含P量的污泥焚烧石灰石脱硫过程,进行试验研究与热力学平衡计算,探讨P对石灰石脱硫的影响。计算结果表明污泥焚烧时CaO首先与含P化合物反应,剩余部分CaO才参与脱硫反应。试验结果得到与计算结果相同的趋势,及污泥含P量高会影响石灰石脱硫效果。但试验表明仅有部分CaO会优先与含P化合物反应,而且单位摩尔P消耗的CaO量低于计算结果,即热力学平衡计算高估了P的影响。在计算脱硫石灰石加入量时,需要考虑这种作用。4.研究污泥焚烧过程中重金属的形态和分布。通过化学热力学平衡计算计算,研究污泥焚烧过程中Cu、Cd、Cr、Mn、Pb、Zn等重金属元素形态和分布,探讨S和C1对其转化的影响以及吸附剂的化学吸附效果。计算结果表明,污泥焚烧过程中Cd、Cu、Pb的挥发性较强,而Cr、Mn和Zn的挥发性较弱；由于生成了熔沸点较低的金属氯化物,C1会促进Cd、Cu、Pb、Mn和Zn的挥发；S会与Cd和Pb结合生成硫酸盐,对其具有一定的吸附作用；Al203和SiO2都对Cd和Pb有一定吸附作用,S和C1会影响其吸附效果。5.研究湿污泥循环流化床一体化焚烧系统中污泥干化和焚烧过程中污染物排放。流化床干化试验台中湿污泥干化试验结果表明,干化乏气中主要气体污染物为NH3、CH4、C3H8、C7H8和C2H60,其中NH3浓度较高,且随着干化温度升高而增大；干化乏气冷凝水呈碱性,COD、NH3-N和NH4+浓度较高。针对100吨/日循环流化床一体化污泥焚烧工艺进行了排放特性试验,结果表明在80%负荷和满负荷条件下系统均可连续、稳定运行,燃烧效率在98.5%以上,干化器污泥干化效果较好；烟气中CO、NOx、SO2、HCl、Hg、Cd、Pb及二嗯英等污染物浓度均满足国家标准,固体灰渣中重金属浸出毒性远低于标准限值。提出了干化乏气直接通入炉膛焚烧的工艺,并进行初步验证实验。
孙佰仲[3]2009年在《油页岩及半焦混合燃烧特性理论与试验研究》文中研究说明油页岩是一种重要的能源资源,在世界范围内油页岩储量折算成发热量仅次于煤,在化石燃料中位列第二。作为油页岩干馏炼油后的半焦,挥发分含量低、热值低、灰分大,因此难着火、难燃尽,且污染环境。为了有效处理油页岩干馏后产生的半焦,最大限度利用油页岩资源,本文通过模拟巴西佩特洛瑟克斯(Petrosix)干馏工艺,搭建了油页岩干馏实验装置。在对油页岩和半焦的理化特性及微观结构特性进行分析的基础上,从理论和试验两个方面开展油页岩半焦、油页岩及半焦混合物的燃烧特性研究。进行了油页岩及半焦混合燃烧热分析实验,详细研究了油页岩干馏终温、升温速率、粒径以及掺混比对燃烧特性的影响。理论上,采用分布活化能模型(DAEM)获得了混合燃烧动力学参数,并分析了活化能的变化趋势。基于补偿效应分析,结合热重曲线、反应性和预测能力对混烧过程中组分间的相互影响,进行了混烧过程动力学参数的预测研究。结果表明,混烧过程中各组分之间产生的协同作用有效改善了混烧特性和反应性。通过采用Logistic函数模拟的分段动力学和总体动力学研究表明,由于存在不同的燃烧段,各段相对应的活化能和频率因子的预测能力不同。在小型流化床燃烧试验台上进行了油页岩及半焦的流化燃烧试验研究,并就原油页岩及灰渣样品的孔隙结构进行了系统分析,获得了相应的吸附和脱附等温线。基于BET法、BJH法和FHH模型,获得了样品的比表面积、孔分布及分形维数。结果表明,燃烧过程中油页岩的比表面积和孔体积的变化趋势为先迅速增加再逐渐降低,而半焦的孔体积整体呈逐渐递减趋势,且较低的流化床温有利于孔结构的形成和发展。燃烧前期,油页岩灰渣表面分形维数迅速增加,而后略有减小,燃烧后期几乎不再变化。燃烧过程中灰渣的分形维数明显大于原油页岩分形维数。从理论和试验两个方面,对固定床及流化床两种不同燃烧方式下混合燃料的着火和燃尽特性进行了研究。结果表明,不同燃烧方式下油页岩着火机理存在明显差异,采用固定床燃烧方式或流化床间断给料的条件下,油页岩燃烧为均相着火;而流化床一次给料时则处在向非均相着火过渡的状态。同样,燃烧方式对油页岩和半焦的着火温度影响显着,固定床下着火温度最低,而流化床一次给料条件下着火温度较高。床温和粒径是影响油页岩及半焦混合燃尽的重要因素,燃尽时间随床温升高而减小,燃料粒径越大,床温影响越明显;燃烧过程比较扩散控制而言更接近于动力控制。在大型循环流化床燃烧试验台上进行油页岩及半焦混烧试验,系统研究了混合比、床层温度、一二次风配比等参数对循环流化床燃烧特性影响,获得炉内温度、物料粒度及炉内烟气成分分布特点。结果表明,采用循环流化床燃烧方式处理油页岩半焦是非常适宜的,所产生的灰渣含碳量总体在3%以内,但一次风率不低于66.7%。如在半焦中掺入10～20%的油页岩可以更好地改善燃烧状况,提高燃烧效率。通过本文研究,不但掌握了油页岩半焦的燃烧特性,而且能为油页岩及半焦循环流化床锅炉的设计开发提供参考依据。
李昊, 陈午凤, 王长安, 车得福[4]2016年在《急冷处理对CFB锅炉底渣脱硫特性的影响》文中研究说明针对循环流化床(CFB)锅炉底渣综合利用率低的问题提出将高温CFB底渣在水中进行急冷的处理方法,搭建CFB锅炉底渣急冷实验台和脱硫实验台,对急冷前后的底渣进行f-CaO含量分析、微观结构特性和脱硫特性研究,通过理论分析提出了急冷有利于破坏颗粒CaSO_4外壳的理论,并通过实验进行了验证。利用扫描式电子显微镜/射线能谱仪(SEM/EDX)和热重分析仪对急冷前后的底渣进行分析,结果表明急冷后底渣颗粒表面钙含量明显升高,急冷后底渣的钙利用率提高了30%左右,底渣急冷前温度越高,底渣的脱硫效率越高,这说明急冷条件有利于提高CFB锅炉底渣的脱硫效率,为CFB锅炉底渣的再生利用提出了一种新的方法,对于实际的工程应用具有一定的指导意义。
田华[5]2006年在《循环流化床锅炉风水联合冷渣器的数值模拟》文中认为本文分析了目前国内普遍使用的各种循环流化床锅炉冷渣器的特点,并且根据国内冷渣器的使用现状,选取使用广泛的风水联合冷渣器作为研究对象,采用数值模拟计算方法,利用计算流体动力学(CFD)的FLUENT软件包对风水联合冷渣器进行研究。针对冷渣器内的气-固两相流体动力特性,文中选用欧拉模型和离散相模型,分别研究冷渣器内床层的气泡特性、不同粒径颗粒的运动轨迹和颗粒速度及其对整体流场的影响;还分析了不同工况下的床压变化情况和流化风速的影响,并着重对现今比较模糊的气-固两相流动特性进行分析研究;最后将计算结果与实验结果进行分析、比较和修正。研究结果表明:此模型能够较好地反映冷渣器内部的气-固两相流体动力特性,该研究结果为冷渣器结构的优化设计提供了可靠的依据,所得的数据和运行规律为冷渣器的可靠运行提供参考依据和操作指导。
季炫宇[6]2013年在《新型CFB工业锅炉气固流动与热平衡、物料平衡特性研究》文中提出随着国内燃煤供应的日渐紧张及节能环保要求的不断加强，循环流化床(CFB)燃烧技术以其良好的燃料适应性、媲美煤粉炉的高效燃烧性能及环境友好的污染物排放特性，被越来越多的应用于大型电站锅炉领域，并朝着大容量、高参数方向迅速发展。与此同时，在国内的工业锅炉领域内，CFB燃烧技术也同样取得了长足的进步，多种各具特色的CFB工业锅炉被开发出来，并被用于新建或改造原有的层燃或鼓泡床工业锅炉。但受到锅炉容量尺寸及工质相变特性等因素的影响，对于小型CFB工业锅炉而言，其较低的炉膛高度减少了燃煤在炉内的一次停留及燃尽时间，而用于控制炉内热平衡的埋管蒸发面则长期工作在表观气速较高，且物料粒径较大的炉膛密相区域内，因此普遍存在燃烧效率相对较低、埋管磨损严重的问题，降低了锅炉的运行经济性和可靠性。本文以解决上述问题为出发点，首次提出了一种返料换热型CFB工业锅炉的布置方案(发明专利号：ZL200810232860.2)，采用一个兼具残炭燃尽功能及埋管换热功能的返料换热器取代传统回料阀，以解决中低压CFB工业锅炉长期存在的技术难题，从而进一步提升锅炉运行的经济性和可靠性。本文在重庆市科委科技攻关项目及合作企业资金支持下，建立了冷模、热态及半工业燃烧试验装置，通过系统的试验及数学模型计算对返料传热型CFB工业锅炉主循环回路及其关键部件(如布风装置、返料换热器等)的气固流动特性及热平衡、物料平衡特性进行了系统研究，并成功实现了工业化应用。本文的主要内容如下：①返料换热型CFB工业锅炉布局方案的提出通过分析我国能源背景及CFB燃烧技术发展现状，针对国内小型CFB工业锅炉长期存在的燃烧效率偏低、受热面布置不合理等技术难题，首次提出了一种返料换热型CFB工业锅炉的布置方案，并对其可行性及预期的运行效果进行了定性的论证分析。②关键部件的气固流动特性及优化1)返料换热器的气固流动特性研究通过分析返料换热型CFB工业锅炉的特点，提出了一种结构简单，操作特性灵活简便，而又能够满足其性能要求的返料换热器布置方案。进而通过冷模试验，对其气固流动特性，包括：对物料循环流率的调节、系统压降分布、立管料位高度变化规律、侧向风和上回风对系统运行特性的影响等进行了深入研究。2)布风装置的优化研究分别通过试验及模拟的方法对钟罩型风帽的出口射流穿透深度及风帽阻力特性进行了系统研究。一方面基于试验数据拟合了CFB两种典型物料(炉内密相区物料、循环物料)床层内水平射流穿透深度的经验公式；而另一方面则对等流通截面积，不同结构特点的钟罩型风帽的阻力系数进行了数值计算。研究结果有助于优化返料换热型CFB工业锅炉钟罩型风帽的结构及排列布置方式。③主循环回路的燃烧传热特性研究设计并搭建了一台半工业的CFB燃烧试验台，并对其燃烧传热特性，包括：点火启动特性，主循环回路内燃烧份额的分配及影响因素，循环物料粒径及含碳量变化特性，炉膛稀相区烟气侧及返料换热器灰侧传热系数的变化特性等进行了系统的试验研究，以了解主循环回路各区域内热平衡及物料平衡的建立过程。④返料换热器内的热平衡及物料平衡特性研究沿返料换热器换热仓内物料横向流动方向建立了描述床内气固流动、焦炭燃烧、物料磨蚀及埋管换热过程的小室模型，通过求解各小室内的物料平衡及热平衡方程，得到了描述换热仓内床层温度分布、物性参数变化及燃烧、传热功率分布的特性曲线。通过对比模型计算结果及试验结果实现了对模型的验证，并通过改变模型中物料循环流率M cir及水冷换热面积Ahs的取值，分析了二者对各小室乃至整个换热仓内热平衡及物料平衡建立过程的影响。⑤工业应用及工业试验研究在试验及模型研究的基础上，成功设计并投运了一台11t/h的返料换热型CFB工业锅炉。对其点火特性，负荷变化对燃烧份额及传热份额分配的影响进行了工业试验；尤其对锅炉满负荷运行性能及低负荷条件下的埋管逆向传热现象进行了分析，基于锅炉水循环系统的布置方式，以保证低负荷条件下的水循环动力对锅炉的低负荷性能进行了估算和探讨。
陈艳容[7]2011年在《煤矸石和煤层气循环流化床混烧关键影响因素研究》文中研究表明我国拥有丰富的煤层气和煤矸石资源。煤矸石和煤层气资源开发利用存在的主要问题是开发利用程度低,利用效率不高,迫切需要研发设计符合工业规模化应用的煤矸石和煤层气清洁高效利用系统,从源头实现工业污染的防治,达到既节约煤炭资源又减少环境污染的双重效果。流化床混烧低热值燃料技术是国内外研究的热点之一,目前的研究主要集中于混烧固体燃料,且燃烧的稳定性和燃烧效率还有待于进一步提高。论文针对煤矸石及低热值煤层气燃烧特性,提出煤矸石和煤层气在循环流化床锅炉中混烧方法,将气体燃料燃烧和固体燃料CFB燃烧技术的结合起来,提高燃烧效率及燃烧稳定性。研究内容具有重要的学术意义和广阔的工程应用前景。论文首次建立了煤矸石和煤层气CFB混烧的气-气-固的多相流动与燃烧的物理模型与数学模型,采用数值研究及实验研究相结合的方法,探讨煤矸石和煤层气高效混烧的关键影响因素,深入分析低热值气体燃料对流化床内的流动、燃烧及污染物排放特性的影响,弄清了不同相态燃料在CFB中的混烧特性,为煤矸石和煤层气CFB混烧技术及装置的开发奠定了理论基础。首先,开发了一种更适合低热值煤层气高效燃烧的燃烧器。通过数值模拟及实验研究,深入分析其温度场、速度场和浓度场分布特性,获得最佳燃烧器的结构。研究结果表明,采用燃气管内加装导流叶片,采用两个空气环腔,配风方式为内直流外旋流的方式时,既可提高空气和燃气的混合效果,又保持了很好的射流刚性,更适合于低热值气体的燃烧,且当导流叶片数目为6,叶片倾角60°时,其综合性能最佳。其次,采用冷态数值模拟的方法,研究气体在流化床中的横向射流特性,考察了横向射流方式变化对炉内冷态气固流动特性的影响,得到了炉内颗粒速度场、浓度场分布特性,并优化了煤层气燃烧器布置;采用热态数值模拟的方法,研究低热值气体在循环流化床中的混烧特性,考察了不同的煤层气掺烧比CR、二次风率AR和过量空气系数α对煤矸石和煤层气CFB热态混烧特性的影响,深入分析不同运行工况下炉内温度场、速度场和组分浓度分布,提出最佳的混烧工况。研究结果表明:①采用二次风和煤层气燃烧器错位对冲布置的方式,二次风口在密相区,煤层气燃烧器在在密相区与稀相区的过渡区域,炉内气固间的混合较为充分,且流动状态较稳定,有利于煤层气及时着火,又可避免煤层气燃烧过程中和煤矸石抢风;②与纯烧煤矸石的工况相比,加入煤层气后,炉膛密相区温度略有降低,稀相区温度略有提升,煤层气喷口附近形成一个温度相对较高的区域,有利于未燃尽的煤矸石颗粒和煤层气的燃烧;③适当的提高CR比,AR比和α,可改善炉内的流场分布,强化颗粒燃烧,提高燃烧稳定性,且以CR=2:8,AR=20～30%,α=1.3为最佳混烧工况。然后,进行了煤矸石和煤层气CFB混烧的冷态实验研究,主要研究布风板阻力特性、料层流化特性、气流射流特性,考察不同的射流高度和射流强度下的炉内气固流动特性。研究结果表明:①布风板阻力特性曲线呈现比较标准的二次曲线关系;②布风板结构合理,具有较好的流化特性曲线;③射流的引入,加强了气气之间的混合和扰动,改善炉内流场分布。④射流位置提高,炉膛扩口至射流口以下区域气流速度降低,速度梯度变化较大;密相区颗粒浓度降低,平均颗粒浓度的变化梯度减小;⑤射流比越大,射流口以下区域气流速度越低,速度梯度变化越大;固体颗粒浓度随着射流比的增大而略有上升。最后,进行了煤矸石和煤层气CFB混烧的热态实验研究,首次考察煤层气掺烧比CR、二次风率AR和过量空气系数α等参数对炉内燃烧特性和污染物排放特性的影响。研究结果表明:①随CR的增加,炉内密相区温度下降,稀相区温度有所提升;与纯烧煤矸石相比,采用煤矸石与煤层气CFB混烧技术可使炉内温度场分布更均匀,燃烧效率更高;②随AR的增大,炉内密相区温度增大,稀相区温度略有降低,炉内温度分布更加均匀;燃烧效率先增大后减小;③随α的增大,密相区温度降低,α在1.2～1.35之间,稀相区的温度水平差别不大;燃烧效率先升增加后降低;④实际混烧过程中,合理地控制床层温度,选择合适的CR以及α,才能既保证燃烧稳定和提高燃烧效率,又能有效地降低NOx排放。⑤实验范围内, CR=2:8,α=1.3 ,AR在20%~28%之间的炉内温度场分布均匀,燃烧效率较高,NOx排放量较低,综合燃烧效果较好,为合理运行工况。本文较系统地研究了煤矸石和煤层气在循环流化床混烧中的流动、燃烧及污染物排放特性,得到其关键影响因素对混烧效果的影响。课题的研究结果为煤矸石和煤层气的混烧技术优化及工业应用奠定理论基础,为煤矸石和煤层气资源化利用提供了很好的途径。
郭建[8]2007年在《城市生活垃圾燃烧特性研究》文中指出随着我国经济的飞速发展,垃圾包围城市的问题变得越来越突出,科学地处置城市生活垃圾已经成为一项刻不容缓的重大问题。本着垃圾的减量化、无害化、资源化的“叁化”处理原则,焚烧法处置城市生活垃圾已经成为国内的一个热门课题。本文在综述国内外城市生活垃圾焚烧发展概况的基础上,对城市生活垃圾的焚烧性能和焚烧污染物的排放与治理进行了研究,采用热重分析仪对城市生活垃圾及其与煤和生物质等高热值燃料的混合物进行燃烧特性分析,并结合垃圾发电厂的实际运行情况,对垃圾在循环流化床焚烧炉中的燃烧及污染物的排放特性进行了分析,应用数值模拟软件对循环流化床垃圾焚烧炉进行了冷态数值模拟。
冯旭红[9]2007年在《循环流化床锅炉焦炭颗粒燃烧机理研究》文中研究说明循环流化床锅炉作为高效、低污染的清洁燃烧技术，在煤的洁净利用方面扮演着重要角色。国内的循环流化床锅炉飞灰含碳量普遍较高，是导致锅炉燃烧效率低于设计值的主要原因。因此，探明细颗粒焦炭粒子的物理本质、燃烧特性及飞灰未燃碳的来源和分布，不仅有助于提高循环流化床锅炉的燃烧效率，而且对促进环境改善和节约能源有重要意义。针对循环流化床锅炉焦炭颗粒30～100微米粒径段飞灰含碳量高的现象，作者以实际循环流化床锅炉的飞灰为研究对象，利用扫描电子显微镜和压汞仪分别对飞灰的微观形貌和微孔参数进行了观察和分析。借助分形理论，对焦炭颗粒的燃尽特性进行了分析和模拟，对实际循环流化床锅炉的燃烧状况进行了诊断评价。论文从燃烧工况、煤的显微组分、煤的破碎和孔隙分形等方面研究分析了循环流化床锅炉焦炭颗粒的燃烧机理。研究结果表明，焦炭颗粒的燃烧依赖于煤本身的物质组成及显微组分组成，并且在燃烧过程中会发生破碎，从而影响颗粒的燃尽。焦炭破碎与其本身的孔隙结构密切相关。焦炭的孔洞结构是一种分形体结构，孔隙结构在颗粒的整个燃烧过程中不断发生变化。作者运用分形理论，研究和模拟了具有自相似性的焦炭孔隙的不规则构型，推导了构造焦炭孔隙结构的立方积木分形模型的一般形式，讨论了立方积木分形体的边长、面数、表面积和体积增量等参数随构造级数的变化规律。探讨了分形模型参数在焦炭燃烧过程中的意义，结果表明，模型参数m和n是分形体的结构参数，它们决定了模型的空间结构和表面样式；迭代次数k，是分形体发展的层次参数。煤种参数与焦炭孔隙的结构相关，模型k值与焦炭的燃尽率相关。论文以实际循环流化床锅炉的飞灰为研究对象，研究分析了飞灰的筛分特性、孔隙分布及分形维数。分析表明，飞灰孔隙分布呈分段多重分维特征，随着颗粒内部孔径的增大，分形维数先增大后减小，表明飞灰未燃碳集中在较大粒径的颗粒。飞灰的孔隙特征明显，孔隙率大、孔隙结构发达，颗粒的内表面积以中孔的内表面积为主，大孔的孔容积在总孔隙体积中占据主导地位。为了进一步研究焦炭颗粒的燃尽特性，以太原化学工业(集团)有限公司35讹循环流化床锅炉为例，对锅炉进行了热工测试和飞灰样品的孔隙分形分析。研究结果表明，飞灰质量含碳率最高的区域分布在叁个粒径段，造成飞灰含碳量高的主要原因是：炉膛上部燃烧温度过低使颗粒燃烧不完全、小颗粒因在炉膛内的停留时间过短而未能燃尽、返料循环不畅造成较大粒径的颗粒不能被有效捕集。
朱建国[10]2008年在《煤粉的高温低氧空气燃烧和氮氧化物生成特性研究》文中研究指明高温空气燃烧技术在气体燃料的应用上可节能30%-70%,氮氧化物排放可控制在40-70mg/m~3之间,已取得了良好的经济效益和环境效益。若高温空气燃烧技术能扩展到煤粉燃烧上,则对以煤为主要能源的国家来说将具有重要的意义。本文采用循环流化床在高过剩空气系数下燃烧的工艺为煤粉燃烧提供温度在1073K以上、氧含量高于8%的高温低氧空气,从而避免了传统工艺中颗粒易堵塞蜂巢蓄热体式换热器的问题。设计建造了煤粉高温低氧空气燃烧试验系统,其中,煤粉燃烧采用下行火焰的方式,煤粉燃烧室的直径为220mm、高度为3000mm。进行了系列的试验研究,并对煤粉高温低氧空气燃烧和氮氧化物排放特性进行了数值计算。采用循环流化床在高过剩空气系数下燃烧的工艺,可以连续稳定地为煤粉燃烧室提供温度在1073K以上的高温低氧空气,煤粉在循环流化床提供的高温低氧空气下燃烧时,具有良好的燃烧稳定性和温度分布均匀性;煤粉在燃烧室内的停留时间不超过0.3s时,大同烟煤释放92.4%的挥发分,转化78.7%的固定碳;在高温低氧空气下,煤种和煤粉粒径的变化对煤粉的燃烧特性影响程度降低,实现了低挥发分的无烟煤的稳定着火与燃烧;在还原区系数为0.7和过剩空气系数为1.2时,龙口褐煤燃烧的氮氧化物排放值为440 mg/m~3,大同烟煤燃烧的氮氧化物排放值为390mg/m~3,安化无烟煤的氮氧化物排放值仅为332mg/m~3,均低于中国2003年颁布的火电厂氮氧化物排放上限值;增大煤粉在还原区的停留时间、降低高温低氧空气的氧含量、降低还原区系数、降低过剩空气系数、减小煤粉的平均粒径、降低煤粉燃烧室的最高温度,均可减少煤粉燃烧室氮氧化物的排放。利用FLUENT软件,采用挥发分单步析出模型和固定碳等直径燃烧模型等对煤粉的高温低氧空气燃烧进行了数值计算,计算值与试验值基本吻合,表明所选用的模型适合煤粉高温低氧空气燃烧的数值模拟。计算表明,降低空气中的氧含量,煤粉燃烧室温度场分布均匀,最高温度值降低。
参考文献：
[1]. 低挥发份劣质燃料循环流化床燃烧特性研究[D]. 李社锋. 浙江大学. 2010
[2]. 城市下水污泥循环流化床焚烧及排放特性试验研究[D]. 侯海盟. 中国科学院研究生院（工程热物理研究所）. 2013
[3]. 油页岩及半焦混合燃烧特性理论与试验研究[D]. 孙佰仲. 华北电力大学（北京）. 2009
[4]. 急冷处理对CFB锅炉底渣脱硫特性的影响[J]. 李昊, 陈午凤, 王长安, 车得福. 化工学报. 2016
[5]. 循环流化床锅炉风水联合冷渣器的数值模拟[D]. 田华. 华北电力大学（北京）. 2006
[6]. 新型CFB工业锅炉气固流动与热平衡、物料平衡特性研究[D]. 季炫宇. 重庆大学. 2013
[7]. 煤矸石和煤层气循环流化床混烧关键影响因素研究[D]. 陈艳容. 重庆大学. 2011
[8]. 城市生活垃圾燃烧特性研究[D]. 郭建. 华北电力大学（河北）. 2007
[9]. 循环流化床锅炉焦炭颗粒燃烧机理研究[D]. 冯旭红. 太原理工大学. 2007
[10]. 煤粉的高温低氧空气燃烧和氮氧化物生成特性研究[D]. 朱建国. 中国科学院研究生院（工程热物理研究所）. 2008
标签：无机化工论文; 流化床论文; 油页岩论文; 煤矸石论文; 试验台论文; 空气污染物论文; 污泥负荷论文; 环境保护论文; 环境污染论文;