高速射流煤粉MILD燃烧的研究进展

作     者：黄文仕 吴玉新 张海 吕俊复 HUANG Wenshi;WU Yuxin;ZHANG Hai;LÜJunfu

作者机构：清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084 福州大学石油化工学院福建福州350002 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2023年第48卷第8期

页      面：3240-3251页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0713[理学-生态学] 

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)。 

主　　题：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 

摘      要：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。