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题名MILD粉体燃烧技术研究进展与关键问题分析
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作者
吕俊复
冯乐乐
吴玉新
张海
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机构
清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室
中国矿业大学安全工程学院
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期224-234,共11页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52106189,51761125011)。
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文摘
MILD燃烧是一种在中度或极度低氧环境下发生的温和燃烧模式,兼具高燃烧热利用率和极低NOx排放的优势,国际燃烧领域认为它是拥有巨大应用潜力的清洁燃烧技术之一。自1990年左右开展相关研究以来,对于实现气体燃料的MILD燃烧的相关技术已相对成熟,而关于煤粉和生物质等固体燃料的MILD燃烧机制和实现条件的研究仍相对缺乏。基于高动量氧化剂射流来实现内部再循环,不再需要外部高温预热来建立MILD燃烧,极大拓宽了MILD燃烧的应用范围。从颗粒弥散、受热、着火、燃烧、污染物等方面概述了MILD粉体燃料燃烧的基础特性,由于颗粒的不均匀弥散和反应,煤粉等碳基固体燃料的MILD燃烧进程较气体燃料更复杂。高速射流MILD燃烧在增加点火延迟的同时也扩展了点火区和反应区,需要对燃烧各阶段的特征和机理开展系统研究。介绍了固体燃料MILD燃烧理论设计和装备研发领域所取得的研究成果,建议通过高精度数值模拟,改进现有燃煤锅炉燃烧器、调节工艺参数以匹配MILD燃烧模式,增加焦炭颗粒的停留时间以提高燃烬率,提高燃烧稳定性并抑制包括细颗粒物在内的各类污染物排放。基于互联能源系统的整体方法,推进MILD燃烧与各类新型燃烧技术的耦合研究,尤其加强煤粉、生物质与氢、氨等可燃气体共燃特性研究,助力能源转型。探究粉体MILD燃烧中的湍流两相流特征、湍流相间传热作用以及湍流-化学耦合作用是加深对粉体MILD燃烧理解的关键,涉及多变量分析和高精度模拟,是未来研究的重点和难点。
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关键词
低氧稀释燃烧(mild)
高速射流
煤燃烧
污染物
湍流
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Keywords
moderate or intense low-oxygen dilution(mild)combustion
high-speed jet
coal combustion
pollutant
turbulence
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分类号
TK16
[动力工程及工程热物理—热能工程]
TU834.6
[建筑科学—供热、供燃气、通风及空调工程]
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题名低氧稀释条件下煤粉颗粒燃烧特性实验研究
被引量：8
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作者
曾柱楷
李国栋
张廷尧
靳轲
程世军
周月桂
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机构
上海交通大学机械与动力工程学院
华能沁北发电有限责任公司
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出处
《动力工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2019年第12期959-965,共7页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51761125011,51576128)
国家重点研发计划资助项目(2016YFB0600701)
华能国际电力股份有限公司科技资助项目(HNKJ17-G07)
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文摘
在平面扩散火焰煤粉燃烧实验系统上采用光纤光谱仪和CMOS相机分别测量了不同燃烧气氛(O2/N2、O2/CO2)、热协流温度(1473~1873 K)和氧气体积分数(5%~20%)下烟煤煤粉燃烧火焰的辐射光谱和火焰图像,获得了不同燃烧条件下煤粉颗粒温度沿程分布和燃烧特性。结果表明:在O2/N2或O2/CO2气氛下,随着热协流温度和氧气体积分数的降低,火焰颜色由亮黄色逐渐转变为暗红色,煤粉颗粒温度降低;随着热协流氧气体积分数的下降,煤粉颗粒温度波动系数减小了37%,颗粒温度分布更均匀;与O2/N2气氛相比,O2/CO2气氛下煤粉火焰光强减弱,煤粉着火距离增加,煤粉颗粒的平均温度降低了24~103 K,颗粒温度波动系数最大减小了24%。
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关键词
mild燃烧
低氧稀释燃烧
双色法
煤粉颗粒温度
温度均匀性
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Keywords
mild combustion
low-oxygen dilution combustion
two-color method
coal particle temperature
temperature uniformity
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分类号
TK227
[动力工程及工程热物理—动力机械及工程]
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题名高速射流煤粉MILD燃烧的研究进展
被引量：6
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作者
黄文仕
吴玉新
张海
吕俊复
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机构
清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室
福州大学石油化工学院
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第8期3240-3251,共12页
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基金
国家自然科学基金重点国际(地区)合作研究资助项目(51761125011)。
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文摘
开发清洁高效的煤粉燃烧技术是应对我国乃至世界范围内日益严峻的环境污染问题的重要途径,煤粉低氧稀释(MILD)燃烧技术凭借其降低NOx排放、提高热流密度均匀性等优势而被视为颇具潜力的新型燃烧方式。同时,煤粉MILD技术结合富氧燃烧技术将是未来煤炭利用过程中减少碳排放的重要方向。综述了国内外煤粉MILD燃烧的发展历程、技术特点、研究现状等,并重点针对低温预热条件下的高速射流煤粉MILD燃烧技术探讨了研究中的关键问题和研究挑战等。煤粉MILD燃烧起源于气体燃料MILD燃烧,通过增强流场对高温烟气的卷吸并稀释反应物,使高温的火焰锋面模糊甚至消失,降低燃烧峰值温度并提升温度分布的均匀性,进而显著抑制了热力型NOx和燃料型NOx的生成。煤粉MILD燃烧可通过高温预热空气或提高射流速度实现,其中后者以其在经济性和可行性上的优势而更具发展前景,然而在速度达到100 m/s左右的高速射流的强烈剪切、湍流混合条件下的煤粉MILD燃烧机理及特性研究仍有待深入开展。在高速射流强烈剪切及卷吸作用下,煤粉弥散行为与常规射流燃烧相比有明显差异,而煤粉的弥散程度又直接关系到能否实现MILD燃烧。此外,强湍流混合会改变煤粉的升温、脱挥发分、焦炭燃烧等过程,进而影响着火延迟、火焰结构和污染物生成等煤粉燃烧过程中的关键问题。基于对上述关键问题的深入了解并结合气体燃料MILD燃烧的相关研究基础,可进一步发展针对煤粉MILD燃烧的系统、准确的定义,以更好地指导煤粉MILD燃烧技术的研究与应用。
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关键词
煤粉低氧稀释(mild)燃烧技术
高速射流
无焰燃烧
煤燃烧
颗粒弥散
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Keywords
moderate or intense low-oxygen dilution(mild)combustion of pulverized
high-speed jets
flameless combustion
coal combustion
particle dispersion
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分类号
TQ534
[化学工程—煤化学工程]
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