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煤粉预热–燃烧耦合过程中NO生成研究
汇报人:
2024-01-20
引言
煤粉预热–燃烧耦合过程概述
NO生成机理及影响因素分析
实验研究
数值模拟研究
工业应用前景及挑战
引言
01
煤粉燃烧是能源利用和工业生产中的重要过程,其中NO的生成对环境和人体健康有重要影响。
02
预热–燃烧耦合过程对煤粉燃烧中NO的生成具有关键作用,研究该过程有助于优化燃烧控制,减少NO排放。
通过深入研究煤粉预热–燃烧耦合过程中NO的生成机理和影响因素,可以为开发高效、低污染的煤粉燃烧技术提供理论支持。
02
01
国内外学者在煤粉燃烧过程中NO的生成方面开展了大量研究,取得了重要进展。
02
目前,关于煤粉预热–燃烧耦合过程中NO生成的研究相对较少,且主要集中在实验研究和数值模拟方面。
03
未来,随着计算机模拟技术和实验手段的不断发展,对煤粉预热–燃烧耦合过程中NO生成的研究将更加深入和全面。
本研究旨在通过实验和数值模拟相结合的方法,深入研究煤粉预热–燃烧耦合过程中NO的生成机理和影响因素。具体包括:分析不同预热条件下煤粉燃烧过程中NO的生成特性;探讨预热温度、气氛等因素对NO生成的影响规律;揭示预热–燃烧耦合过程中NO生成的内在机制。
本研究将采用先进的实验手段和数值模拟技术,包括高温燃烧实验系统、激光诊断技术、化学动力学模拟等。通过实验与模拟相结合的方法,系统地研究煤粉预热–燃烧耦合过程中NO的生成行为,为优化燃烧控制、减少NO排放提供科学依据。
研究内容
研究方法
煤粉预热–燃烧耦合过程概述
01
煤粉预热目的
提高煤粉温度,降低其着火点,为后续燃烧过程创造有利条件。
02
预热方式
采用热风或热烟气对煤粉进行预热,提高其温度。
03
预热效果
预热后的煤粉更易于着火和燃烧,提高燃烧效率。
燃烧条件
01
煤粉燃烧需要足够的氧气和高温环境。
02
燃烧过程
煤粉在高温下与氧气发生化学反应,释放出大量热量和生成物。
03
燃烧产物
燃烧产物主要包括二氧化碳、水蒸气和灰分等。
预热过程和燃烧过程相互影响,预热提高煤粉燃烧效率,燃烧产生的热量又可用于预热。
耦合机制
耦合效果
影响因素
通过预热–燃烧耦合,可实现煤粉的高效、清洁燃烧。
煤粉性质、预热温度、氧气浓度和燃烧温度等是影响预热–燃烧耦合效果的主要因素。
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01
NO生成机理及影响因素分析
燃料型NO
煤粉中的氮元素在燃烧过程中被氧化生成NO。
快速型NO
在富燃料条件下,空气中的氮与燃料中的氢原子团发生反应生成NO。
热力型NO
在高温条件下,空气中的氮气与氧气发生化学反应生成NO。
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温度
高温有利于NO的生成,温度越高,NO生成速度越快。
氧浓度
氧浓度的增加会促进NO的生成,特别是在高温条件下。
煤粉特性
煤粉的挥发分、氮含量、粒度等因素都会影响NO的生成。
停留时间
烟气在炉膛内的停留时间越长,NO生成量越多。
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通过阿累尼乌斯方程描述NO生成速率与温度的关系,结合其他影响因素进行修正。
基于阿累尼乌斯方程的模型
利用神经网络强大的非线性拟合能力,建立NO生成量与影响因素之间的复杂关系模型。
神经网络模型
通过计算流体力学(CFD)模拟炉膛内的燃烧过程,结合化学反应动力学模型预测NO的生成量。
CFD模拟
实验研究
实验方法
将煤粉通过给料系统送入预热器进行预热,预热后的煤粉进入燃烧器进行燃烧,燃烧产物经过烟气分析系统检测NO浓度。
实验装置
采用高温管式炉作为反应器,配备煤粉给料系统、预热系统、燃烧系统、温度控制系统和烟气分析系统。
预热温度对NO生成的影响
01
随着预热温度的升高,NO生成量先增加后减少,存在一个最佳预热温度使得NO生成量最低。
煤粉种类对NO生成的影响
02
不同种类的煤粉在预热–燃烧过程中NO生成量存在差异,其中烟煤的NO生成量较高,而无烟煤的NO生成量较低。
空气过量系数对NO生成的影响
03
空气过量系数的增加会导致NO生成量的增加,但当空气过量系数达到一定值时,NO生成量的增加趋势减缓。
在实际工业生产中,可以通过控制预热温度、选择合适的煤粉种类和调整空气过量系数来降低NO的排放。
未来研究方向包括:深入研究预热–燃烧过程中的化学反应机理,探索更有效的降低NO排放的技术手段。
通过实验研究,得到了预热温度、煤粉种类和空气过量系数对NO生成的影响规律。
数值模拟研究
考虑煤粉颗粒在预热和燃烧过程中的物理和化学变化,以及气体流动、传热传质等影响因素。
确定模型的边界条件和初始条件,以及相关的物性参数和反应动力学参数。
建立煤粉预热和燃烧过程的数值模型,包括煤粉颗粒的加热、挥发分析出、焦炭燃烧等子模型。
通过数值模拟,得到煤粉预热–燃烧耦合过程中温度、组分浓度、NO生成量等关键参数的时空分布。
分析预热