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混合延迟对湍流燃烧过程NO生成路径的影响

燃烧科学与技术 2022年第4期28卷 363-370页

作者：杨协和吴玉新张扬张海张建胜吕俊复清华大学能源与动力工程系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

通过部分搅拌反应器(PaSR)模型数值模拟的方法,以甲烷/空气预混火焰为对象,在燃汽轮机燃烧室及热风炉等设备的典型工况下,研究了湍流-化学反应相互作用中的混合延迟效应对燃烧过程NO生成的影响规律,发现Fenimore型NO生成路径受混合延迟... 详细信息

通过部分搅拌反应器(PaSR)模型数值模拟的方法,以甲烷/空气预混火焰为对象,在燃汽轮机燃烧室及热风炉等设备的典型工况下,研究了湍流-化学反应相互作用中的混合延迟效应对燃烧过程NO生成的影响规律,发现Fenimore型NO生成路径受混合延迟效应影响最剧烈,而NNH型路径对该效应不敏感.同时本文针对燃用掺氢甲烷设备的污染排放问题,对其NO生成特性展开讨论,结果发现在相同停留时间和初始温度下,氢气的加入会提高燃烧温度,热力型NO增加,同时热力型NO路径对混合延迟效应的敏感性增强,Fenimore型NO生成对延迟效应的敏感性减弱.同时,氢气的加入能够拓展可燃极限,使火焰在更低的温度下维持燃烧.在临近熄灭时,氢气的加入显著地增强了热力型NO对混合延迟的敏感性.

关键词：氮氧化物 PaSR模型混合延迟掺氢

稀释剂对H_(2)/CH_(4)预混火焰熄灭特性影响

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工程热物理学报 2021年第4期42卷 1046-1052页

作者：杨协和吴玉新张扬张海吕俊复清华大学能源与动力工程系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

掺氢天然气在稀释气体作用下的熄灭特性研究对实际燃烧设备的设计和优化具有重要的指导意义。本文利用对冲火焰法测量了掺氢天然气层流火焰在N_(2)和CO_(2)作用下的熄灭拉伸率,并采用数值模拟耦合详细化学反应机理对N_(2),CO_(2)和He的... 详细信息

掺氢天然气在稀释气体作用下的熄灭特性研究对实际燃烧设备的设计和优化具有重要的指导意义。本文利用对冲火焰法测量了掺氢天然气层流火焰在N_(2)和CO_(2)作用下的熄灭拉伸率,并采用数值模拟耦合详细化学反应机理对N_(2),CO_(2)和He的稀释剂效应展开研究。结果表明,Li、GRI Mech 3.0和FFCM-1机理均能定性反映燃料熄灭拉伸率随当量比的变化规律,且FFCM-1机理综合预测精度最高。实验和模拟发现,不同稀释剂气体对掺氢天然气熄灭拉伸率降低幅度满足:He

关键词：氢气甲烷稀释剂熄灭极限

DME/O2/N2预混冷焰的着火与熄火研究

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工程热物理学报 2019年第7期40卷 1668-1673页

作者：张扬杨协和沈文锋张海王双峰清华大学能源与动力工程系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084 中国科学院力学研究所微重力国家重点实验室北京100190

本文通过数值模拟研究了DME/O2/N2预混冷焰的着火和熄火特性,并与其热焰的性质进行了对比。研究使用了全混流反应器(PSR)和对冲火焰两个模型。PSR研究结果表明与热焰相比冷焰着火和熄火对当量比的变化并不敏感。通过对冲预混冷焰的计算... 详细信息

本文通过数值模拟研究了DME/O2/N2预混冷焰的着火和熄火特性,并与其热焰的性质进行了对比。研究使用了全混流反应器(PSR)和对冲火焰两个模型。PSR研究结果表明与热焰相比冷焰着火和熄火对当量比的变化并不敏感。通过对冲预混冷焰的计算发现冷焰燃烧的温度为700~760 K,在当量比为0.6~1.4范围内,冷焰熄灭拉伸率和熄灭极限火焰温度都随着当量比单调增加,冷焰熄灭拉伸率变化率仅为-20%,远小于热焰熄灭拉伸率的变化率。

关键词： DME 预混冷焰着火熄火

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燃气锅炉中NO2的生成规律研究

化工学报 2019年第8期70卷 3121-3131页

作者：王志宁杨协和张扬金燕张海吕俊复太原理工大学电气与动力工程学院山西太原030024 清华大学能源与动力工程系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

天然气燃烧过程主要污染物是NO和NO2。针对部分燃气锅炉NO2排放较高的情况,开展了中试实验和数值模拟,研究天然气燃烧过程NO2生成规律。结果表明当锅炉采用"燃烧器分级燃烧+烟气再循环"的低氮燃烧策略时,如果燃烧器的伴流风与燃料的混... 详细信息

天然气燃烧过程主要污染物是NO和NO2。针对部分燃气锅炉NO2排放较高的情况,开展了中试实验和数值模拟,研究天然气燃烧过程NO2生成规律。结果表明当锅炉采用"燃烧器分级燃烧+烟气再循环"的低氮燃烧策略时,如果燃烧器的伴流风与燃料的混合被推迟,则NO2的生成量较大,最高超过总NOx生成量的50%,空气和燃料充分混合的条件下NO2生成量较少。NO2在热燃烧产物与冷空气碰撞的交界面上大量生成,NO2生成的温度窗口是800~900 K。NO2主要通过NO与HO2的反应生成,NO2分解后又生成NO,NO2的生成不会显著影响燃烧过程总NOx的排放。

关键词：污染数值模拟天然气二氧化氮对冲火焰

甲醇-空气层流火焰速度的数值研究和预测模型

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化工学报 2019年第8期70卷 3011-3020页

作者：杨协和沈文锋张扬张海张建胜吕俊复清华大学能源与动力工程系热科学与动力工程教育部重点实验室

收集总结分析了现有的甲醇层流火焰速度的实验数据,比较了三种典型的描述甲醇氧化的详细化学反应机理(Li机理、USC Mech-Ⅱ和Burke机理)对层流火焰传播速度的预测精度。结果表明三种机理均能定性反映甲醇层流火焰速度的变化规律,但在富... 详细信息

收集总结分析了现有的甲醇层流火焰速度的实验数据,比较了三种典型的描述甲醇氧化的详细化学反应机理(Li机理、USC Mech-Ⅱ和Burke机理)对层流火焰传播速度的预测精度。结果表明三种机理均能定性反映甲醇层流火焰速度的变化规律,但在富燃料侧,机理计算值明显高于实验结果。反应动力学分析表明甲醇脱氢反应对层流火焰速度的影响至关重要。根据文献中的最新成果,修正了Li机理中甲醇脱氢反应的速率常数,提高了Li机理对甲醇-空气层流火焰速度的预测精度。针对工程需求,给出了两个甲醇层流火焰速度的快速预测模型,经过校核,所提出的预测模型能够较为准确地预测不同初始温度和压力下甲醇层流火焰速度。

关键词：甲醇层流火焰速度反应动力学预测模型动力学模型模拟

内/外烟气再循环对天然气燃烧NO_x生成的影响

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化工进展 2019年第9期38卷 4327-4334页

烟气再循环作为一种有效抑制NO_x生成的技术,广泛应用于化工、制药和酿酒等行业的天然气低氮燃烧过程,其作用机理是学术界和工业界关注的热点。本文根据内/外烟气再循环的作用不同,设计了弱/强内烟气再循环两种扩散式燃烧器,结合外烟气... 详细信息

烟气再循环作为一种有效抑制NO_x生成的技术,广泛应用于化工、制药和酿酒等行业的天然气低氮燃烧过程,其作用机理是学术界和工业界关注的热点。本文根据内/外烟气再循环的作用不同,设计了弱/强内烟气再循环两种扩散式燃烧器,结合外烟气再循环技术,在0.8MW中试实验台上研究了内/外烟气再循环对天然气燃烧过程NO_x生成的影响规律,同时开展了Fluent数值模拟。结果表明:内烟气再循环能够有效抑制NO_x的生成,同时保证燃烧稳定。相同工况下,带内烟气再循环燃烧器初始排放远低于传统低氮燃烧器。同时结合外烟气再循环技术,可使NO_x排放量维持在30mg/m^3以下。Fluent模拟结果显示了外烟气再循环能够显著地降低天然气燃烧火焰区的温度和O2浓度。其中温度的降低对于NO_x生成的抑制起到了决定性的作用。当NO_x降低到约30mg/m^3时,快速型NO_x对整体NO_x生成的贡献超过热力型NO_x,此情况下必须考虑对快速型NO_x进行抑制。

关键词：污染天然气低氮燃烧数值模拟烟气再循环

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与林风眠先生交往二三事

书与画 2019年第8期 68-71页

作者：杨协和

说来真巧,1991年8月某天,我去香港的图书馆,想借一册《红顶商人》,这部通俗小说未借到,却在无意中看到金东方写的《我这一辈子》。我早就听说有这么一本影射林风眠先生的小说,便借回家。翻读一下,方知书中有的人物用了真人真姓名,如庄... 详细信息

说来真巧,1991年8月某天,我去香港的图书馆,想借一册《红顶商人》,这部通俗小说未借到,却在无意中看到金东方写的《我这一辈子》。我早就听说有这么一本影射林风眠先生的小说,便借回家。翻读一下,方知书中有的人物用了真人真姓名,如庄则栋、鲍蕙娇;有的则用谐音,如李梦雄改吕梦雄,潘其鎏改庞祺柳,冯叶改洪月,吕蒙改黎萌;而林风眠则改姓名为田天可——田老头。我正在翻读时,突然诗昆来电话说:《明报》记者

关键词：林风眠

空气分级技术对焙烧炉内煤气燃烧NO_x生成的影响

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洁净煤技术 2019年第3期25卷 75-81页

作者：杨协和蔡润夏张扬张建胜张海吕俊复清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室

煤气化后的煤气常用于氢氧化铝焙烧过程。煤气中一般含有一定量的氨气,造成焙烧过程的氮氧化物生成量较高。针对一种燃用煤气的氢氧化铝气态悬浮焙烧炉,采用空气分级的方案,开展了煤气低氮燃烧过程的研究,探究空气分级技术对焙烧炉内煤... 详细信息

煤气化后的煤气常用于氢氧化铝焙烧过程。煤气中一般含有一定量的氨气,造成焙烧过程的氮氧化物生成量较高。针对一种燃用煤气的氢氧化铝气态悬浮焙烧炉,采用空气分级的方案,开展了煤气低氮燃烧过程的研究,探究空气分级技术对焙烧炉内煤气燃烧氮氧化物生成的影响规律,从而指导实际焙烧炉内的燃烧组织设计及优化。利用Barracuda^TM气固两相流动计算软件,分析了一台3000t/h的氧化铝焙烧炉的炉内气固流动及燃烧过程。结果表明,悬浮焙烧炉炉膛底部存在明显的高温区,局部高温负荷点较集中,最高温度达1700K。随着炉膛高度的增加,炉膛温度逐渐降低。同时由于气流回流的作用,炉膛内部在炉膛底部以及上部气流转向处存在明显的颗粒堆积造成的颗粒高浓度区域。基于气固流动计算得到炉内的温度场,耦合详细化学反应机理来考虑详细的化学反应过程,利用Chemkin Pro软件建立了反应器网络,通过数值计算探究空气分级技术对含氨煤气在焙烧炉内燃烧过程中NOx生成的影响。结果表明,燃用煤气的焙烧炉内生成的氮氧化物主要为燃料型氮氧化物。空气分级为20%时,空气分级对煤气燃烧氮氧化物生成的抑制效果有限。当空气比例为40%时,主燃烧区呈还原性气氛,焙烧炉内煤气燃烧生成NOx减排率达70.3%。

关键词：空气分级煤气燃烧氧化铝焙烧炉 NOx排放

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中国农田土壤重金属污染分析与评价

环境科学 2024年第5期45卷 2913-2925页

作者：杨雳白宗旭薄文浩林静杨俱佳陈涛西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100 农业农村部西北植物营养与农业环境重点实验室杨凌712100

为掌握中国农田土壤八大重金属元素(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)的污染现状,探究其时空变化和在不同耕地类型之间的差异,通过中国知网和Web of Science收集并整理了2005~2021年449篇相关文献数据,采用基于“样点数”、“研究区面... 详细信息

为掌握中国农田土壤八大重金属元素(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)的污染现状,探究其时空变化和在不同耕地类型之间的差异,通过中国知网和Web of Science收集并整理了2005~2021年449篇相关文献数据,采用基于“样点数”、“研究区面积”和“标准差”的加权方式进行Meta分析.结果显示,中国农田土壤八大重金属的含量平均值为:ω(As)11.00 mg·kg^(−1)、ω(Cd)0.3502 mg·kg^(−1)、ω(Cr)62.91 mg·kg^(−1)、ω(Cu)28.87 mg·kg^(−1)、ω(Hg)0.1351 mg·kg^(−1)、ω(Ni)28.91 mg·kg^(−1)、ω(Pb)34.67 mg·kg^(−1)和ω(Zn)90.24 mg·kg^(−1).与土壤背景值相比,中国农田土壤中各重金属元素(除As外)均存在一定累积,其中Cd和Hg的累积量最大,分别超过对应土壤背景值177.9%和340.3%.污染评价结果表明,我国农田土壤重金属污染以Cd和Hg为主,人类活动是造成其在土壤中累积的主要影响因子;从时空变化上看,云贵高原和东部沿海是污染案例最集中的区域,污染重心随时间变化由长江中游向西南地区偏移;不同耕地类型之间土壤重金属含量存在差异,蔬菜地和水田中重金属的累积量明显大于其他耕地类型.

关键词：中国农田土壤重金属空间分布污染评价 Meta分析