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添加石灰石对准东煤CFB燃烧过程床料团聚和受热面积灰的影响

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中国电机工程学报 2024年第14期44卷 5631-5641,I0016页

作者：龙潇飞李建波郭子鹏袁家睿张圆圆王虎王泉海卢啸风低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044 CO_(2)减排与资源化利用教育部工程研究中心(山西大学) 山西省太原市030006 国家能源集团国神公司陕西省西安市710075

高钠准东煤在循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)燃烧过程产生严重的床料团聚和受热面积灰现象。为探究高钙添加剂对积灰和团聚的影响,以石灰石为添加剂、以石英砂为床料,在小型CFB系统上进行准东煤的燃烧实验,并使用环境扫描... 详细信息

高钠准东煤在循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)燃烧过程产生严重的床料团聚和受热面积灰现象。为探究高钙添加剂对积灰和团聚的影响,以石灰石为添加剂、以石英砂为床料,在小型CFB系统上进行准东煤的燃烧实验,并使用环境扫描电镜、X射线衍射仪和电感耦合等离子发射光谱仪分析床料和沉积灰的微观形貌、晶相矿物组分和Na/Ca含量,结合热力学计算软件FactSage 8.2,计算平衡态时产物的化学组成。结果表明:添加石灰石有利于床料表面形成富含Ca的高熔点包覆层,从而有效抑制低熔点Na/Ca硅酸盐的形成,减缓了床料团聚。与此同时,受热面外层积灰富含CaSO_(4)、CaO和Ca的硅酸盐等高熔点矿物,无明显烧结和熔融倾向。热力学计算表明,添加石灰石促进了高熔点Ca基矿物的形成,抑制了Na基矿物和液态熔渣的形成,是缓解准东煤CFB燃烧过程受热面积灰和床料团聚的主要原因。研究结果初步证实添加石灰石能够缓解CFB燃用准东煤过程的床料团聚和积灰问题,可为CFB大规模、高比例燃用高碱金属燃料提供一定理论指导。

关键词：循环流化床床料团聚积灰准东煤添加剂

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不同高度旋风分离器内气固流动的数值模拟

电站系统工程 2024年第5期 11-13+16页

作者：熊斌卢啸风重庆市汽车动力系统测试工程技术研究中心重庆大学动力工程学院

为了深入研究旋风分离器高度对其性能的影响，对3种不同高度旋风分离器内的气固流动进行了数值模拟。气相湍流采用雷诺应力模型(Reynolds stress model, RSM),并用拉格朗日法计算颗粒的运动轨迹、分离效率和气相流场的计算结果与试验结... 详细信息

为了深入研究旋风分离器高度对其性能的影响，对3种不同高度旋风分离器内的气固流动进行了数值模拟。气相湍流采用雷诺应力模型(Reynolds stress model, RSM),并用拉格朗日法计算颗粒的运动轨迹、分离效率和气相流场的计算结果与试验结果基本吻合。相比于分离器A,高度增加的分离器B和C的分离效率最大提高了13%和22%,但是压降却逐渐减小。分离器高度增加，气相的切向速度略有减小，但向下轴向速度增加，向心径向速度减小，仍然有利于提高分离效率。同时，分离器高度越高，气相湍流强度、短路流及排尘口附近偏心的纵向环流越小，也有利于分离效率的提高。

关键词：旋风分离器高度气固流动数值模拟

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二甲醚湍流射流推举火焰的燃烧机理研究

热能动力工程 2023年第5期38卷 50-56,96页

作者：谭莉亢银虎卢啸风重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044

采用直接数值模拟方法对二甲醚(Dimethyl Ether,DME)射流推举燃烧进行了研究(DNS),分析了DME射流推举火焰结构、燃烧模式和推举稳定机理。数值模拟工况条件为:燃料由狭缝射出,初始温度500 K,射流速度138 m/s;伴流空气的初始温度1000 K,... 详细信息

采用直接数值模拟方法对二甲醚(Dimethyl Ether,DME)射流推举燃烧进行了研究(DNS),分析了DME射流推举火焰结构、燃烧模式和推举稳定机理。数值模拟工况条件为:燃料由狭缝射出,初始温度500 K,射流速度138 m/s;伴流空气的初始温度1000 K,流速3 m/s,压力为0.5066 MPa。研究表明:DME射流推举火焰与传统的边火焰有很大不同,在射流核心区内存在1条低温放热分支以及紧随其后的中温着火分支,并且推举稳定点位于贫燃侧;DME湍流射流推举火焰包含冷焰反应区(Cool Flame Zone,CFZ)、中温反应区(Intermediate-Temperature Zone,ITZ)、富燃高温区(High-Temperature Rich Burn Zone,HTR)以及贫燃高温区(High-Temperature Lean Burn Zone,HTL)4种模式;在CFZ与ITZ区内湍流混合占主导,并且湍流混合会抑制低温放热;在HTR与HTL区内放热速率占主导地位,但是湍流会显著增强超贫燃区间内的高温放热速率;大部分热量在HTL和HTR区产生,而CFZ和ITZ区对总体产热的贡献微乎其微,但是所产生的中低温组分加快了高温着火过程;射流推举稳定性由贫燃侧的高温自着火反应机制所控制。

关键词：直接数值模拟二甲醚湍流燃烧推举火焰化学反应放热

循环流化床燃烧高钠准东煤的床料颗粒聚团特性

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中国电机工程学报 2022年第6期42卷 2248-2257页

作者：刘卓李建波龙潇飞王泉海卢啸风低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044

为探究循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)燃烧高钠准东煤过程的床料颗粒聚团特性,选择石英砂和高炉渣作为床料,在小型CFB实验系统上950℃燃烧准东煤,并使用环境扫描电镜、X射线衍射仪和X射线荧光光谱仪对底渣的表面和截面微观... 详细信息

为探究循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)燃烧高钠准东煤过程的床料颗粒聚团特性,选择石英砂和高炉渣作为床料,在小型CFB实验系统上950℃燃烧准东煤,并使用环境扫描电镜、X射线衍射仪和X射线荧光光谱仪对底渣的表面和截面微观形貌、物相组分和化学成分进行分析,以揭示床料颗粒的聚团机理。结果发现石英床料工况时未团聚的床料颗粒表面形成富含Ca/Mg/Si/Fe亚微米颗粒的包覆层,而团聚的粗颗粒由未团聚颗粒通过Ca/Na/Si共熔体的“颈”结构粘结形成。粘性包覆层和低熔点Ca/Na矿物的存在促进了床料颗粒团聚。当使用高炉渣作为床料,底渣没有发现团聚粗颗粒,主要归结于其特殊的矿物和化学组分及表面物理结构,初步证实高炉渣具有作为替代性床料缓解床料颗粒聚团的潜力。

关键词：循环流化床床料颗粒团聚高炉渣准东煤

附加鳍片对CFB锅炉膜式水冷壁管屏热变形影响的数值分析

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动力工程学报 2022年第6期42卷 493-497,521页

作者：杨睿陈晔卢啸风阳明君史君林李涛四川轻化工大学过程装备与控制工程四川省高校重点实验室四川自贡643000 重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044

基于世界首台600 MW超临界循环流化床(CFB)锅炉实炉实验数据,采用ANSYS软件建立高度×宽度为4.6 m×2 m的膜式水冷壁管屏计算模型,开展了100%BMCR(锅炉最大连续蒸发量)工况下水冷壁管屏热变形的数值模拟,分析了背火侧附加鳍片及其尺寸... 详细信息

基于世界首台600 MW超临界循环流化床(CFB)锅炉实炉实验数据,采用ANSYS软件建立高度×宽度为4.6 m×2 m的膜式水冷壁管屏计算模型,开展了100%BMCR(锅炉最大连续蒸发量)工况下水冷壁管屏热变形的数值模拟,分析了背火侧附加鳍片及其尺寸对水冷壁管屏热变形的影响。结果表明:由于炉内热负荷分布不同,随着炉膛高度的增加,水冷壁管屏向火侧热变形先增大后减小,在炉膛高度39.5 m处达到最大值,最大热变形量为1.43 mm;在水冷壁管背火侧焊接一块附加鳍片,可有效减小水冷壁管屏热变形,当附加鳍片尺寸为6 mm×4 mm时,水冷壁管屏向火侧热变形量减至0.57 mm。

关键词：超临界CFB锅炉膜式水冷壁管屏热变形附加鳍片

基于化学爆炸模式分析方法的二甲醚对冲扩散火焰中NO_(x)排放机理研究

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动力工程学报 2022年第5期42卷 444-449页

作者：熊得杨亢银虎高新王泉海卢啸风重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044

研究了化学爆炸模式分析(CEMA)方法在NO_(x)排放机理中的应用及可行性,揭示了主导NO_(x)排放路径的作用机理,并确定了NO_(x)排放的关键反应动力学因素。结果表明:CEMA方法可以准确表征NO_(x)排放路径;在化学当量等值面,基元反应R309(N+N... 详细信息

研究了化学爆炸模式分析(CEMA)方法在NO_(x)排放机理中的应用及可行性,揭示了主导NO_(x)排放路径的作用机理,并确定了NO_(x)排放的关键反应动力学因素。结果表明:CEMA方法可以准确表征NO_(x)排放路径;在化学当量等值面,基元反应R309(N+NO_(x)=N+O)和R371(CH+N=HCN+N)分别在低、高全局拉伸率下对NO_(x)的排放影响最显著,减小其反应速率能极大地控制NO_(x)的排放量。

关键词：反应动力学 CEMA 二甲醚对冲扩散火焰 NO_(x) 排放

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双进口方形分离器内气固两相流动的数值模拟

中国电机工程学报 2010年第20期30卷 58-64页

作者：熊斌卢啸风刘汉周低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044

采用雷诺应力模型对双进口方形分离器的气相流场进行了数值模拟,同时用拉格朗日法模拟了分离器内颗粒的运动轨迹。数值计算的分离器效率和压降与试验结果基本吻合。结果表明,双进口方形分离器的流场具有Rankine涡的特点,但是在边角处出... 详细信息

采用雷诺应力模型对双进口方形分离器的气相流场进行了数值模拟,同时用拉格朗日法模拟了分离器内颗粒的运动轨迹。数值计算的分离器效率和压降与试验结果基本吻合。结果表明,双进口方形分离器的流场具有Rankine涡的特点,但是在边角处出现局部小漩涡。同时采用数值模拟的方法对分离器结构进行优化,研究了中心筒插入深度、入口尺寸、直筒段长度、锥体长度对分离效率的影响。通过结构优化,分离器的切割粒径可在6μm左右。方形分离器内旋流较弱,压降较小,可以认为不是分离器性能的主要影响因素。

关键词：循环流化床锅炉双进口方形分离器性能气固两相流动数值模拟

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废轮胎热解半焦的单颗粒燃烧特性实验研究

燃烧科学与技术 2023年第1期29卷 119-126页

作者：袁家睿李建波龙潇飞王泉海卢啸风重庆大学低品位能源利用及系统教育部重点实验室重庆400044

在单颗粒燃烧系统上研究了废旧轮胎热解半焦颗粒的燃烧特性,并探究了温度与颗粒粒径对燃烧的具体影响.结果表明,半焦颗粒在850℃及以下燃烧时经历挥发分析出及着火、挥发分燃烧、焦炭着火及焦炭燃烧4个阶段,在机理上属于典型的均质着火... 详细信息

在单颗粒燃烧系统上研究了废旧轮胎热解半焦颗粒的燃烧特性,并探究了温度与颗粒粒径对燃烧的具体影响.结果表明,半焦颗粒在850℃及以下燃烧时经历挥发分析出及着火、挥发分燃烧、焦炭着火及焦炭燃烧4个阶段,在机理上属于典型的均质着火机理;在950℃以上时,焦炭着火早于挥发分着火,其着火机理转变为联合着火.此外,温度升高会缩短半焦颗粒着火时间等特征时间,而半焦颗粒粒径的增加则会增大挥发分火焰的体积并显著延迟焦炭的着火时间.研究结果为高效清洁利用轮胎衍生燃料提供了一定的基础研究数据.

关键词：半焦废旧轮胎燃烧特性着火机理

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大型CFB锅炉低负荷再热汽温稳定特性

洁净煤技术 2023年第6期29卷 32-39页

作者：杨中智卢啸风角加艺蒙保胜王鹏程重庆大学能源与动力工程学院重庆400044 吉利百矿集团有限公司广西百色533099 山西河坡发电有限责任公司山西阳泉045000

作为灵活发电的关键环节之一,长期稳定低负荷运行技术在可再生能源并网规模不断扩大的过程中发挥着重要作用。循环流化床(CFB)锅炉负荷调节过程中,为降低污染物排放或调平床温,常采用不均匀给煤的运行方式,这对CFB锅炉的设计和运行提出... 详细信息

作为灵活发电的关键环节之一,长期稳定低负荷运行技术在可再生能源并网规模不断扩大的过程中发挥着重要作用。循环流化床(CFB)锅炉负荷调节过程中,为降低污染物排放或调平床温,常采用不均匀给煤的运行方式,这对CFB锅炉的设计和运行提出了更高要求。同时,低负荷时CFB锅炉炉膛出口烟气温度较低,如何保证再热蒸汽参数达到额定值是实现CFB锅炉灵活性运行亟待解决的问题之一。针对2台350 MW超临界CFB锅炉断煤低负荷运行工况参数进行深入计算分析,研究了低负荷时稳定再热汽温措施。研究发现,锅炉在部分给煤点中断的断煤工况下运行时,床温、炉膛出口烟温、炉膛出口氧量、高温再热器管屏出口蒸汽温度的变化趋势与各给煤口的给煤量基本呈正相关。但由于超临界CFB锅炉水冷壁具有正流动响应特性,给煤偏差及床温偏差对水冷壁的出口汽温偏差影响不大。基于上述研究,提出了一种针对长期调峰与低负荷运行超临界CFB锅炉稳定炉内高温再热器出口汽温的锅炉改造与运行优化技术方案。在低负荷下可保证高温再热器出口汽温基本稳定。

关键词：超临界循环流化床锅炉高温再热器低负荷蒸汽温度断煤

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