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Flame Morphology and Characteristic of Co-Firing Ammonia with Pulverized Coal on a Flat Flame Burner

Journal of Thermal Science 2024年第5期33卷 1935-1945页

作者： WANG Shengye CUI Mingshuang liu pengzhong DI Yi NIU Fang China Coal Research Institute Beijing 100013China Beijing Tiandi Rongchuang Technology Co.Ltd. Beijing 100013China National Energy Technology&Equipment Laboratory of Coal Utilization and Emission Control Beijing 100013China

Ammonia as a new green carbon free fuel co-combustion with coal can effectively reduce CO_(2)emission,but the research of flame morphology and characteristics of ammonia-coal co-combustion are not *** this work,we studied the co-combustion flame of NH_(3)and pulverized coal on flat flame burner under different oxygen mole fraction(X_(i,O_(2)))and NH_(3)co-firing energy ratios(E_(NH_(3))).We initially observed that the introduction of ammonia resulted in stratification within the ammonia-coal co-combustion flame,featuring a transparent flame at the root identified as the ammonia combustion *** to challenges in visually observing the ignition of coal particles in the ammonia-coal co-combustion flame,we utilized Matlab software to analyze flame images across varying E_(NH_(3))and X_(i,O_(2)).The analysis indicates that,compared to pure coal combustion,the addition of ammonia advances the ignition delay time by 4.21 ms to 5.94 *** E_(NH_(3))increases,the ignition delay time initially decreases and then ***,an increase in X_(i,O_(2))results in an earlier ignition delay *** burn-off time and the flame divergence angle of pulverized coal demonstrated linear decreases and increases,respectively,with the growing ammonia *** addition of ammonia facilitates the release of volatile matter from coal ***,in high-ammonia environments,oxygen consumption also impedes the surface reaction of coal ***,measurements of gas composition in the ammonia-coal flame flow field unveiled that the generated water-rich atmosphere intensified coal particle gasification,resulting in an elevated concentration of ***,nitrogen-containing substances and coke produced during coal particle gasification underwent reduction reactions with NO_(x),leading to reduced NO_(x)emissions.

关键词： co-firing ammonia with coal flame characteristic gas component ignition delay time burn-off time flame divergence angle flat flame burner flame morphology

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The Impact of Key Factors on Flow Characteristics of 14 MW Reverse-Swirl Pulverized Coal Burner

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Journal of Thermal Science 2021年第6期30卷 2214-2222页

作者： JIA Nan NIU Fang liu pengzhong WANG Zhixing WANG Naiji ZHOU Jianming China Coal Research Institute Company of Energy Conservation Beijing 100013China State Key Laboratory of High Efficient Mining and Clean Utilization of Coal Resources Beijing 100013China National Energy Technology&Equipment Laboratory of Coal Utilization and Emission Control Beijing 100013China

Reverse-swirl(RS)burner which has been industrialized couples reverses jet and swirl flow for the stabilization of *** Dantec multichannel constant-temperature anemometer,experiments on airflow characteristics were implemented on a 1:2 scaled burner model with different values in terms of reverse primary air(RPA)ratio and swirl inner secondary air(SISA)*** was found that the shape of annular coupled recirculation zone(ACRZ)had stayed symmetrical all the *** RPA ratio was the main factor that had an impact on the values of axial and RMS velocity as well as the radial velocity direction of *** RPA ratio and SISA ratio had a great impact on the area of ACRZ,relative reverse flow rate,mixing between SISA and outer secondary air(OSA)as well as swirling ability of the *** area of ACRZ reached its peak when the RPA ratio was 11.92%or SISA ratio was 17.03%;however,when the RPA ratio and SISA ratio reached 14.86%and 28.41%respectively,the combination of RPA and SISA became relatively favorable;besides,ACRZ area,relative reverse flow and swirling ability became suitable and the mixing between SISA and OSA was relatively *** research was of great practical and theoretical importance to the design and operation of RS burner.

关键词： reverse-swirl burner reverse primary air swirl inner secondary air annular coupled recirculation zone flow characteristics

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中麦175在甘肃陇东旱塬区的高产潜力分析

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作物杂志 2015年第2期 158-162页

作者：史聚宝刘鹏忠甘肃省泾川县农业技术推广中心甘肃泾川744300

中麦175是甘肃陇东旱塬区面积上升最快、推广前景较好的冬麦品种,连续4年示范种植表现为早熟、抗寒、抗旱、抗倒伏,分蘖成穗率高,丰产性好且稳产。利用本地区广泛推广的全膜覆土穴播和全膜微垄沟穴播栽培技术,结合测土配方施肥、精量半... 详细信息

中麦175是甘肃陇东旱塬区面积上升最快、推广前景较好的冬麦品种,连续4年示范种植表现为早熟、抗寒、抗旱、抗倒伏,分蘖成穗率高,丰产性好且稳产。利用本地区广泛推广的全膜覆土穴播和全膜微垄沟穴播栽培技术,结合测土配方施肥、精量半精量播种、宽幅匀播和病虫害防控等高产技术,2014年专家实打验收样本田1hm2,折合单产达9 264.0kg/hm2,创造了陇东旱塬区冬小麦的高产纪录。大面积示范田的平均单产为7 293.6kg/hm2,较在同等条件下种植的对照品种晋麦79、西峰27号、长武134分别增产38.4%、22.5%和25.6%。充分说明中麦175在陇东旱塬区具有较大推广价值,结合良种良法配套栽培技术,有利于实现本区域粮食的增产增收。

关键词：中麦175 高产潜力陇东旱塬区

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预燃室旋流煤粉燃烧器低负荷运行燃烧特性试验研究

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煤炭科学技术 2022年第8期50卷 285-291页

作者：刘鹏中牛芳王鹏涛周建明王乃继煤炭科学研究总院北京100013 煤科院节能技术有限公司北京100013

预燃室旋流燃烧器的燃烧特性与运行条件和操作参数密切相关,直接影响煤粉燃尽度和污染物排放,一直是工业锅炉系统关注研发的重点。为了探讨预燃室旋流燃烧器在低负荷运行下的燃烧特性及合理操作参数,以14 MW煤粉燃烧试验台架为基础,通... 详细信息

预燃室旋流燃烧器的燃烧特性与运行条件和操作参数密切相关,直接影响煤粉燃尽度和污染物排放,一直是工业锅炉系统关注研发的重点。为了探讨预燃室旋流燃烧器在低负荷运行下的燃烧特性及合理操作参数,以14 MW煤粉燃烧试验台架为基础,通过高温热电偶、烟气分析仪和高速摄像机对预燃室内的温度分布、组分体积分数分布及预燃室外的火焰形态进行测量,分析煤粉在预燃室内、外的燃烧过程,同时对其关键操作参数内外二次风量比进行优化。试验结果表明:低负荷运行下预燃室旋流燃烧器可实现煤粉稳定燃烧,同时预燃室内形成中心高温无氧强还原性气氛区域和边壁低温空气层,沿径向出现“风包火、火包粉”的燃烧状态,有利于抑制燃烧初期NO生成和保障燃烧器低负荷长期稳定运行;预燃室外形成稳定性较高的湍流扩散火焰,较长火焰行程及火焰锋面强烈热质交换有利于煤粉后续在炉膛内燃尽,且预燃室出口可避免高温腐蚀;同时在内外二次风量比为1∶2的工况下无氧区域半径最大R=171 mm与其他工况差异较小,而平均温度峰值为1 122℃,强还原性气氛中平均CO体积分数峰值为13.713%,明显优于其他工况,以及火焰行程中火焰长度为4 473 mm优于其他工况,有利于进一步降低NO含量和提高煤粉燃尽率,可作为预燃室旋流燃烧器在46%负荷、过量空气系数1.63,内二次风旋流数1.6运行条件下的最优工况。

关键词：煤粉旋流燃烧器燃烧特性火焰特性低负荷内外二次风量比

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风粉流动特性对煤粉燃烧影响的试验研究

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煤炭学报 2021年第11期46卷 3717-3723页

作者：刘鹏中牛芳崔豫泓王鹏涛罗伟周建明煤炭科学研究总院北京100013 煤科院节能技术有限公司北京100013

为了研究风粉流动特性对煤粉燃烧的影响,以带预燃室的逆喷旋流燃烧器为对象,利用14 MW煤粉燃烧试验台架对逆向射流和直流2类进入方式进行热态台架研究。基于高温热电偶、烟气分析仪和高速摄像机3种测量手段,获取温度、组分体积分数、火... 详细信息

为了研究风粉流动特性对煤粉燃烧的影响,以带预燃室的逆喷旋流燃烧器为对象,利用14 MW煤粉燃烧试验台架对逆向射流和直流2类进入方式进行热态台架研究。基于高温热电偶、烟气分析仪和高速摄像机3种测量手段,获取温度、组分体积分数、火焰形态尺寸数据,结合煤粉燃烧基础理论分析不同区域的燃烧过程,揭示了不同风粉流动特性下煤粉燃烧的差异。研究结果表明:风粉逆向射流和直流进入时,煤粉在预燃室内实现稳燃低氮,且避免高温腐蚀结渣现象,其差异为预燃室内煤粉燃烧份额及预燃室外火焰行程。在预燃室内,逆向射流的煤粉停留时间长,与旋流内二次风混合充分,温度最高为1255℃,O_(2)径向衰减过程中平均下降速率为0.139%/mm,形成环状还原性气氛区域,CO体积分数超过50000×10^(-6),煤粉燃烧份额较高同时抑制NO x生成;直流的煤粉停留时间短,与旋流内二次风混合弱,温度最高为1096℃,O_(2)平均下降速率在上游为0.135%/mm,下游为0.080%/mm,形成中心还原性气氛区域,CO体积分数同样超过50000×10^(-6),抑制NO x生成的同时煤粉燃烧份额较低。在预燃室外,逆向射流煤粉随旋流内二次风前行,火焰明亮粗短发散,长度为2697 mm、出口直径和发散角度为760 mm和24.11°,行程较短;直流煤粉随高速射流前行,火焰细长亮度略低,长度为5747 mm、出口直径和发散角度为536 mm和7.81°,行程大幅增加。

关键词：旋流燃烧器预燃室煤粉燃烧风粉流动特性逆向射流

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多通道逆喷旋流煤粉燃烧特性及NO_(x)排放试验研究

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煤炭科学技术 2021年第4期49卷 142-148页

作者：牛芳刘鹏中王鹏涛王学文于硕王乃继煤科院节能技术有限公司北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 煤炭科学研究总院北京100013

煤粉燃烧器是煤粉工业锅炉核心技术,也是实现煤炭在工业锅炉领域清洁高效利用的关键。为探究14 MW多通道逆喷旋流煤粉燃烧器的燃烧特性及NO_(x)排放特性,基于热态台架试验及14 MW煤粉工业锅炉工业试验,采用高温热电偶、烟气分析仪、高... 详细信息

煤粉燃烧器是煤粉工业锅炉核心技术,也是实现煤炭在工业锅炉领域清洁高效利用的关键。为探究14 MW多通道逆喷旋流煤粉燃烧器的燃烧特性及NO_(x)排放特性,基于热态台架试验及14 MW煤粉工业锅炉工业试验,采用高温热电偶、烟气分析仪、高速工业摄像机和飞灰收集装置对预燃室内温度分布、组分浓度分布以及预燃室外火焰形态和尺寸、炉尾NO_(x)排放浓度和飞灰发热量进行测量,定量表征了该燃烧器的燃烧特性、火焰特性及NO_(x)排放特性。试验结果表明:(1)燃烧特性方面,逆向射流、旋转射流及预燃室技术的耦合,在预燃室内初级火焰区创造了高温(>1 200℃)、低氧(50 000 mg/L)和低质量浓度NO_(x)(<300 mg/Nm~3)的强还原区,实现了煤粉在预燃室内的低氮、稳燃。紧贴预燃室壁面的直流外二次风形成了低于440℃的低温区域,其对于降低预燃室壁面温度、壁面高温腐蚀具有重要作用。(2)火焰特性方面,预燃室外燃烧火焰长度约为2 680 mm,火焰直径接近770 mm,火焰发散角为27.97°,火焰形态稳定、色泽明亮且具有一定的旋转刚性。火焰锋面上存在明显的褶皱,表明火焰锋面上的热质交换较为强烈,燃烧强度较为剧烈。(3)NO_(x)排放特性及燃尽特性方面,炉尾NO_(x)初始排放质量浓度为384 mg/Nm^(3)(O_(2)质量分数为9%条件下),再结合SNCR技术可将NO_(x)排放质量浓度降至164 mg/Nm~3(O_(2)质量分数为9%条件下),而此时炉尾飞灰低位发热量仅为540 k J/kg,计算得煤粉燃烧效率约为97.92%,具备低氮、高效的燃烧特性。

关键词：工业煤粉锅炉多通道煤粉燃烧器燃烧特性火焰特性 NO_x排放

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基于GRI-Mech 3.0机理的甲烷/空气多孔介质燃烧特性数值分析

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洁净煤技术 2022年第4期28卷 26-32页

作者：王鹏涛贾楠刘鹏中崔豫泓牛芳煤科院节能技术有限公司北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室北京100013

多孔介质燃烧火焰相比于常规自由火焰,具有功率密度高、可燃性极限宽、燃烧速率高和污染物排放少等优点。为了探究甲烷多孔介质燃烧火焰面及污染物排放特性,采用计算流体力学方法,结合GRI-Mech 3.0机理,针对三维氧化铝小球堆积床多孔介... 详细信息

多孔介质燃烧火焰相比于常规自由火焰,具有功率密度高、可燃性极限宽、燃烧速率高和污染物排放少等优点。为了探究甲烷多孔介质燃烧火焰面及污染物排放特性,采用计算流体力学方法,结合GRI-Mech 3.0机理,针对三维氧化铝小球堆积床多孔介质燃烧器内预混气体燃烧特性进行数值模拟。分析了当量比对甲烷多孔介质燃烧火焰面、燃烧反应速率以及CO和NO_(x)排放特性的影响。结果表明,甲烷/空气多孔介质燃烧经历了预热—燃烧—燃尽3个阶段,并在主燃区达到了温度峰值以及燃烧反应速率峰值,而在主燃区后程及燃尽区内,燃烧温度趋于均匀,这是多孔介质燃烧与传统燃烧的重要区别。当量比对甲烷/空气多孔介质燃烧整体特性的影响不存在线性关系,化学当量比Φ=1.0时,整体燃烧特性较优。NO生成特性方面,受热力型NO生成机制的影响,多孔介质燃烧场内NO浓度先迅速上升,而后由于还原性气氛增强,GRI-Mech 3.0机理中涉及NO还原反应消耗了一定浓度的NO。

关键词：多孔介质燃烧甲烷 GRI-Mech 3.0 反应速率燃烧污染物

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兰炭与生物质混合燃烧对NO_(x)、SO_(2)排放及燃烧特性的影响

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洁净煤技术 2024年第3期30卷 137-144页

作者：王学文陈隆张朝张鑫刘鹏中杨石北京天地融创科技股份有限公司北京100013

生物质与兰炭掺混燃烧被认为是解决大量碳排放、NO_(x)和SO_(2)等空气污染相关问题的潜在途径。分别通过热重试验和滴管炉试验研究纯兰炭、兰炭与生物质混合物空气分级燃烧特性,分析掺混比对混合燃料着火温度、燃尽温度、结渣特性、沾... 详细信息

生物质与兰炭掺混燃烧被认为是解决大量碳排放、NO_(x)和SO_(2)等空气污染相关问题的潜在途径。分别通过热重试验和滴管炉试验研究纯兰炭、兰炭与生物质混合物空气分级燃烧特性,分析掺混比对混合燃料着火温度、燃尽温度、结渣特性、沾污特性及燃烧特性指数的影响,确定适宜空气分级燃烧比例、最佳燃烧温度和最佳掺混比。结果表明,掺烧生物质可有效降低混合燃料着火点,其着火点由474℃降至300℃,掺烧生物质后燃尽温度略降低,兰炭掺混生物质燃烧未明显提高燃烧特性指数;兰炭粉掺混生物质燃烧有高灰分沉积倾向,结渣倾向小。相比掺烧前,不同温度掺烧生物质后出口NO_(x)和SO_(2)质量浓度均较低,1 200℃出口NO_(x)和SO_(2)质量浓度降幅均较高,分别达87.27%和80.2%。未空气分级时,综合出口NO_(x)等参数得出,适宜生物质质量分数为30%~40%,最佳燃烧温度1 200~1 300℃。分级燃烧时,生物质质量分数30%的NO_(x)初始排放随温度变化平缓,稳定性好,出口NO_(x)质量浓度最低,均低于125 mg/m^(3)。研究结论可为有机固废焚烧处置设备的运行及相关燃烧工况组织调控提供一定技术支持。

关键词：掺混燃烧兰炭生物质燃烧特性空气分级

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80 MW煤粉工业热水锅炉快速启停特性

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煤炭学报 2024年第11期49卷 4627-4633页

作者：刘鹏中刘增斌苗鹏郑祥玉邢文朝贾楠北京天地融创科技股份有限公司北京100013

燃烧器通常被认为是煤粉锅炉的核心设备,并逐渐成为灵活调峰中锅炉启停过程研究的重点。一种逆喷旋流燃烧器以其良好的稳定燃烧特性,广泛应用于中小型煤粉锅炉,以满足宽负荷、频繁启停运行的要求。以采用双锥预燃室逆喷旋流燃烧器的80 M... 详细信息

燃烧器通常被认为是煤粉锅炉的核心设备,并逐渐成为灵活调峰中锅炉启停过程研究的重点。一种逆喷旋流燃烧器以其良好的稳定燃烧特性,广泛应用于中小型煤粉锅炉,以满足宽负荷、频繁启停运行的要求。以采用双锥预燃室逆喷旋流燃烧器的80 MW煤粉锅炉为对象,以采暖运行中运行负荷、供料频率、炉膛平均温度及选择性催化还原(SCR)系统烟气温度的实际测量数据为依据,对不同初始条件的启炉过程和正常停炉过程进行详细分析。结果表明,该煤粉炉具备较为快速的启停能力,其中启炉过程根据供料频率的变化分为负荷快速提升、负荷缓慢提升阶段,快速提升阶段,负荷提升率可达到3%/min以上,在冷态和热态启动(即回水温度低和高)的情况下,锅炉负荷提升率分别达到3.6%/min和3.11%/min。启炉阶段的负荷提升速率受限于煤粉燃烧速率与炉膛传热速率的不匹配性,即传热速率滞后于燃烧速率,而煤粉燃烧速率则受储仓式煤粉供料系统供料频率的限制。热态情况提升至满负荷时,传热的滞后性体现为13.18 MW的负荷升高,占额定负荷的16.48%。同时热态情况下的炉膛上、中、下部烟气平均温度高于冷态情况,但温度上升速率低于冷态情况;并且可以在较低负荷及较短时间内达到SCR反应所需的温度区间。停炉阶段,受益于供料频率的快速切断,负荷降低可分为快速和缓慢阶段,降低速率分别为9.69%/min和1.09%/min,炉膛平均温度与SCR烟气温度快速下降,实现快速停炉。

关键词：煤粉热水炉启停特性运行负荷负荷提升率燃烧温度

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铜基石墨烯复合材料的制备及性能研究

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有色金属材料与工程 2017年第6期38卷 343-350页

作者：刘鹏忠陈小红刘平上海理工大学材料科学与工程学院上海200093

为了解决铜的硬度等力学性能差的问题,设计了用泡沫铜为基底和催化剂,通过化学气相沉积(CVD)法制备分布均匀的Cu/3DGNs复合材料.经电火花放电等离子烧结(SPS)制备成高强高导的铜基石墨烯复合材料,在保留铜基体优异的导电、导热等性能的... 详细信息

为了解决铜的硬度等力学性能差的问题,设计了用泡沫铜为基底和催化剂,通过化学气相沉积(CVD)法制备分布均匀的Cu/3DGNs复合材料.经电火花放电等离子烧结(SPS)制备成高强高导的铜基石墨烯复合材料,在保留铜基体优异的导电、导热等性能的同时提高其力学性能.结果表明,采用硝酸清洗,800℃退火30min,反应气体(H_2/Ar/0.95%C_2H_4-Ar混合气体)流量比为80∶4 000∶5sccm,生长温度为1 000℃、生长时间为10s时,制备的石墨烯表面平整、层数较少、覆盖率高、几乎没有缺陷,石墨烯的形貌最佳;采用600℃的烧结温度、25kN的烧结压力、100℃/min的升温速率梯度烧结,制备出的铜基石墨烯复合材料最为致密,性能最优.

关键词：泡沫铜 3DGNs CVD SPS 铜基石墨烯复合材料

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