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生物质燃料特性与灰熔融调节技术研究进展

能源与环境 2024年第2期 84-88页

作者：张自丽福建省锅炉压力容器检验研究院福建福州350008

为全面、系统掌握不同种类生物质燃料特性数据,明确燃生物质锅炉减缓结焦等技术措施,对生物质燃料特性、灰成分、灰熔融性调节方法进行了研究。生物质燃料含水率一般高于煤粉含水率,大多集中在20%~40%。生物质灰分大多低于20%。挥发分... 详细信息

为全面、系统掌握不同种类生物质燃料特性数据,明确燃生物质锅炉减缓结焦等技术措施,对生物质燃料特性、灰成分、灰熔融性调节方法进行了研究。生物质燃料含水率一般高于煤粉含水率,大多集中在20%~40%。生物质灰分大多低于20%。挥发分含量较高,在40%~80%之间。固定碳含量大多集中在10%~30%。生物质Car含量较高,介于15%~50%之间;Oar含量介于5%~40%之间;Har含量大多低于8%;Nar和Sar含量在0~5%范围内,且相较于Sar,生物质Nar含量较高。大部分生物质燃料收到基低位热值集中在10~17 MJ/kg。生物质灰中K_(2)O、Na_(2)O、Fe_(2)O_(3)、CaO等碱金属氧化物是引发燃生物质锅炉结焦的主要因素之一。预处理和添加剂是缓解燃生物质锅炉结焦的有效方式,铝基、钙基、磷酸盐类等添加剂可提高飞灰熔融温度,有效减缓锅炉受热面结焦。

关键词：生物质燃料燃料特性结焦预处理添加剂

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园林废弃物水热炭燃料特性研究

太阳能学报 2022年第7期43卷 439-444页

作者：刘云云曹运齐余强陈小燕王忠铭袁振宏陕西科技大学机电工程学院西安710021 中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广州510640

以园林废弃物为原料进行水热碳化制备固体生物燃料水热炭,研究不同温度、时间对水热炭燃料特性和燃烧行为的影响,利用燃烧动力学对水热炭燃烧过程及参数进行模拟计算。结果表明:制备的园林废弃物水热炭的燃料特性得到明显改善,且水热炭... 详细信息

以园林废弃物为原料进行水热碳化制备固体生物燃料水热炭,研究不同温度、时间对水热炭燃料特性和燃烧行为的影响,利用燃烧动力学对水热炭燃烧过程及参数进行模拟计算。结果表明:制备的园林废弃物水热炭的燃料特性得到明显改善,且水热炭燃料特性受温度影响较为显著。水热炭热值范围为19.86~27.93 MJ/kg,达到与工业煤相当的水平。水热炭燃烧参数点火温度(T_(i))、燃尽温度(T_(f))和最大失重率温度(T_(m))随碳化温度的升高和时间的增加而增加,其失重量-失重速率(TGDTG)曲线移向高温区,表明水热炭的热稳定性提高。水热炭燃烧反应过程的动力学拟合符合一级燃烧动力学线性模型(R~2=0.93~0.99),且水热炭具有较高的反应活化能(17.33~41.34 kJ/mol)。

关键词：生物质能园林废弃物水热碳化水热炭燃料特性

燃料特性及EGR对缸内污染物生成影响的光学诊断研究

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燃料特性及EGR对缸内污染物生成影响的光学诊断研究

作者：张鑫吉林大学

学位级别：硕士

能源短缺与环境污染是当今世界面临的两个重大挑战,在交通领域寻求来源丰富、环境友好的新型替代燃料势在必行。结合中国富煤、贫油、少气的能源禀赋,煤制油技术的开发和应用对于我国的能源结构优化和能源安全具有战略意义。在“双碳”... 详细信息

能源短缺与环境污染是当今世界面临的两个重大挑战,在交通领域寻求来源丰富、环境友好的新型替代燃料势在必行。结合中国富煤、贫油、少气的能源禀赋,煤制油技术的开发和应用对于我国的能源结构优化和能源安全具有战略意义。在“双碳”战略的时代背景下,探索煤制油的高效清洁燃烧技术有利于推动煤基合成燃料在车用内燃机上的推广应用。同时,燃料特性与燃烧边界条件协同控制改善内燃机燃烧及排放性能成为研究热点,利用该思想实现煤制油高效清洁燃烧成为一条切实可行的技术路线。本研究基于一台单缸立式发动机搭建了高速摄影光学试验平台,以煤基合成柴油（Coal to Liquids,CTL）为基础燃料探究燃料特性与燃烧边界条件联合调控对发动机缸内燃烧过程和污染物生成历程的影响。研究中利用高速相机对燃烧火焰发展历程进行采集,并结合双色法对火焰图像进行深入解析求取燃烧过程中的缸内温度场及表征碳烟浓度的KL因子场,揭示燃烧过程中污染物生成历程的时空分布规律,为CTL高效清洁燃烧技术的开发提供了数据基础和理论支撑。主要研究内容及结论包括:（1）针对CTL十六烷值过高导致燃烧时扩散燃烧比例过大的问题,以CTL为基础燃料掺混国Ⅵ柴油探究燃料活性对燃烧过程及碳烟生成历程的影响。结果表明适当降低燃料活性有利于降低火焰面积和火焰亮度,推迟着火时刻,使缸内燃烧温度、碳烟浓度及其梯度不断降低。（2）以CTL为基础燃料分别掺混DMC、PODE和正丁醇制取含氧量相同的混合燃料,探究不同含氧官能团对燃烧及碳烟生成的影响。研究发现,最大火焰面积和亮度的变化规律为纯CTL＞DC＞PC＞BC;光学着火时刻的变化规律为纯CTL＞DC＞PC≈BC;在火焰形态方面,纯CTL燃烧呈明显油束状,DC在燃烧室壁面附近呈块状,PC在气缸中心区域呈团状,而BC在整个燃烧室内分布着点状火焰。综合来看,在CTL的三种含氧掺混燃料中,正丁醇由于燃料活性低、汽化潜热大,在燃烧过程中可以生成大量抑制碳烟生成的自由基而表现出了优异的燃烧与排放性能。（3）以纯CTL和正丁醇/CTL为试验燃料探究喷油正时对燃烧及碳烟生成的影响。结果表明,随着喷油时刻提前火焰面积和火焰亮度先增大后减小,光学着火时刻不断提前。在喷油提前角为7°CA BTDC和11°CA BTDC时,正丁醇/CTL混合燃料的高温像素点数量大于纯CTL,说明需要进一步采取其他措施以降低燃烧温度。（4）以纯CTL和正丁醇/CTL为试验燃料探究内外部EGR对燃烧及碳烟生成的影响。结果表明外部EGR始终在稀释作用、降低比热容和化学抑制的作用下减缓燃烧,因此可以显著降低火焰亮度,但过高比例的EGR会造成燃烧恶化从而不利于降低碳烟排放。而内部EGR是热效应和以上因素共同作用的结果。因此内部EGR率较小时有利于降低燃烧温度和抑制碳烟生成,继续增大后效果相反。

关键词：燃料特性内外部EGR 高速摄影火焰形态碳烟KL因子

燃料特性对HCCI发动机燃烧和工况范围影响

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内燃机学报 2009年第3期27卷 215-223页

作者：刘海峰郑尊清张波尧命发陈征天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 广西玉柴机器股份有限公司广西玉林537005

在一台改装的4缸直喷柴油机上进行燃料特性对均质压燃(HCCI)燃烧和工况范围影响的试验研究。试验选用6种不同燃料:基础燃料(PRF)、汽油以及基础燃料与乙醇混合物。控制6种发动机运转条件:不同进气温度(tin)、进气压力(pin)和转速。结果... 详细信息

在一台改装的4缸直喷柴油机上进行燃料特性对均质压燃(HCCI)燃烧和工况范围影响的试验研究。试验选用6种不同燃料:基础燃料(PRF)、汽油以及基础燃料与乙醇混合物。控制6种发动机运转条件:不同进气温度(tin)、进气压力(pin)和转速。结果表明:在某些运转条件下,汽油着火时刻最早,而在另一些运转条件下,PRF着火时刻最早,这就表明燃料特性对HCCI燃烧过程的影响依赖于发动机运转条件。选用敏感性燃料协同合理的运转条件控制,对于运行工况范围的拓展具有更大潜在优势。CA50(放热完成50%所对应的曲轴转角)与辛烷值指数(OI)具有很好的相关性,OI越高,着火越晚。然而,使用基础燃料与乙醇的混合物时,OI与着火时刻不具有相关性。

关键词：均质压燃燃料特性运转条件燃烧

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燃料特性对柴油机低温燃烧影响的试验研究

汽车工程 2014年第6期36卷 678-682页

作者：赵伟张全长长安大学汽车学院西安710064

通过对柴油机燃用纯柴油、20%和40%汽油(体积比)3种燃料时的燃烧和排放特性的对比试验,研究了燃料特性对柴油机低温燃烧的影响。结果表明,随着汽油比例的升高,滞燃期延长,低氧浓度时更加明显,这也导致了压升率的升高和"丢火"临界点向高... 详细信息

通过对柴油机燃用纯柴油、20%和40%汽油(体积比)3种燃料时的燃烧和排放特性的对比试验,研究了燃料特性对柴油机低温燃烧的影响。结果表明,随着汽油比例的升高,滞燃期延长,低氧浓度时更加明显,这也导致了压升率的升高和"丢火"临界点向高氧浓度移动,但提前喷油时刻对此有一定补偿作用。汽油比例对NOx、CO和THC排放影响较小,但在低氧浓度区域,较大的汽油比例可以大幅降低碳烟排放。氧浓度大约低于16%以后,CO和TCH排放急剧上升;碳烟也进入高峰区,但提前喷油时刻可有效降低排放水平;而NOx正好相反,氧浓度大约高于16%后,NOx排放迅速升高,而只有延缓喷油时刻,才能改善其排放。

关键词：柴油机柴油汽油燃料特性低温燃烧

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燃料特性对生物质直燃电站运行影响的研究

太阳能学报 2010年第8期31卷 951-954页

作者：晋宏师顾春伟清华大学热能工程系.热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

以生物质直燃发电项目为研究对象,通过对引进北欧技术设计投产的电厂的运行情况进行分析,发现燃料特性(尤其是发热量、水分和灰分数据的准确性)是造成电厂给料系统缺陷、除尘器磨损和机组不能正常运行的主要原因。给出了生物质燃料特性... 详细信息

以生物质直燃发电项目为研究对象,通过对引进北欧技术设计投产的电厂的运行情况进行分析,发现燃料特性(尤其是发热量、水分和灰分数据的准确性)是造成电厂给料系统缺陷、除尘器磨损和机组不能正常运行的主要原因。给出了生物质燃料特性的经验数据,为后续生物质直燃电厂的建设和运行提供了参考。

关键词：发电厂生物质直燃运行燃料特性

燃料特性对柴油机排放颗粒物理化特性影响的研究

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内燃机学报 2016年第2期34卷 97-104页

作者：黄震李新令吕田许朕关淳罗悦齐上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室上海200240

机动车尤其是柴油车颗粒物是大气PM2.5的重要来源,建立燃料特性与颗粒物之间的内在联系,从燃料角度控制柴油机颗粒物排放十分重要.笔者选取了多种理化特性不同的适用于压燃式发动机的燃料,采用SMPS、HRTEM、TGA、热光碳分析仪和GC-MS等... 详细信息

机动车尤其是柴油车颗粒物是大气PM2.5的重要来源,建立燃料特性与颗粒物之间的内在联系,从燃料角度控制柴油机颗粒物排放十分重要.笔者选取了多种理化特性不同的适用于压燃式发动机的燃料,采用SMPS、HRTEM、TGA、热光碳分析仪和GC-MS等测试仪器,系统研究了燃料特性,如硫含量、芳烃含量、氧含量及其他物性参数等对排放颗粒物理化特性的影响,旨在建立燃料特性与颗粒粒径分布、纳米结构、氧化活性及化学组分之间的内在联系,为机动车PM2.5的排放控制提供科学参考.

关键词：柴油机燃料特性颗粒物粒径分布纳米结构氧化活性化学组分

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燃料特性对双燃料燃烧影响的可视化试验

内燃机学报 2017年第4期35卷 305-312页

作者：刘海峰李明坤唐青龙耿超天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

通过一台改装而成的光学发动机,采用双燃料喷射系统,固定气道喷射异辛烷,缸内直喷燃料先后使用正十六烷、聚甲氧基二甲醚(PODE_(3-6))和正庚烷,研究缸内直喷燃料特性对双燃料发动机自燃着火、火焰发展和燃烧放热过程的影响.结果表明:缸... 详细信息

通过一台改装而成的光学发动机,采用双燃料喷射系统,固定气道喷射异辛烷,缸内直喷燃料先后使用正十六烷、聚甲氧基二甲醚(PODE_(3-6))和正庚烷,研究缸内直喷燃料特性对双燃料发动机自燃着火、火焰发展和燃烧放热过程的影响.结果表明:缸内直喷正十六烷时,火焰由初期的蓝色迅速过渡到亮黄色,燃烧光强最大;直喷PODE_(3-6)工况下,火焰主要为均匀透明的蓝色,局部为亮黄色,燃烧光强最弱;直喷正庚烷工况下,CA 50之前主要为蓝色火焰,CA 50之后为亮白色火焰,光强介于直喷正十六烷与直喷正庚烷之间.直喷正十六烷的火焰初期发展类似传统柴油机燃烧,即从油束的下游先着火,然后火焰向油束上游迅速发展至喷孔;缸内分别喷射PODE_(3-6)和正庚烷时,火焰发展特性相似,火核在燃烧室边缘出现,然后向燃烧室中心铺展,火焰达到准稳态后,高温反应的明亮火焰很难传播到燃烧室中心区域.

关键词：光学发动机燃料特性双燃料燃烧可视化

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生物质锅炉富氧燃烧技术研究进展

动力工程学报 2024年第2期44卷 157-167,316页

作者：丁先李汪繁马达夫吴何来刘平元上海发电设备成套设计研究院有限责任公司上海200240

生物质锅炉富氧燃烧作为一种新型的燃烧技术,可在有效改善生物质燃料清洁高效利用的同时,为碳捕集及利用提供高浓度CO_(2)的烟气,目前该技术在国内外尚处于研究示范阶段。通过系统梳理生物质燃料的基本特性,重点介绍了生物质富氧燃烧特... 详细信息

生物质锅炉富氧燃烧作为一种新型的燃烧技术,可在有效改善生物质燃料清洁高效利用的同时,为碳捕集及利用提供高浓度CO_(2)的烟气,目前该技术在国内外尚处于研究示范阶段。通过系统梳理生物质燃料的基本特性,重点介绍了生物质富氧燃烧特性及相关工程研究现状,并分析了该技术发展趋势。结果表明:富氧燃烧可在一定程度上减少热量损失,提高燃烧稳定性和锅炉运行效率;通过烟气再循环动态调整再循环比例可有效控制炉内的温度水平,缓解污染物排放问题;由于在富氧系统、配风系统、受热面结渣和全炉膛密封等方面存在技术问题,合适的注氧和混氧方式、氧量和配风方式的动态调整、防结渣处理和密封改造是防范风险的主要措施;基于富氧燃烧的生物质能高效利用耦合碳捕集与封存技术有望成为生物质电厂转型发展的方向。

关键词：生物质燃料特性富氧燃烧工程研究技术风险发展趋势