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蓄热式熔铝炉能耗分析与氮氧化物排放特性研究

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洁净煤技术 2024年

作者：席礼阳梁斯宇黄璞徐顺塔涂垚杰张世红刘豪华中科技大学煤燃烧与低碳利用全国重点实验室

在某25t蓄热式熔铝炉上开展了现场烟气成分和热平衡测试，并进行物料平衡和热平衡计算，得到了熔铝炉单个熔炼周期内质流分布、热流分布、吨铝天然气耗量，分析不同升温阶段下烟气NO浓度的变化获得了no排放特性，结果表明：该熔铝炉的... 详细信息

在某25t蓄热式熔铝炉上开展了现场烟气成分和热平衡测试，并进行物料平衡和热平衡计算，得到了熔铝炉单个熔炼周期内质流分布、热流分布、吨铝天然气耗量，分析不同升温阶段下烟气NO浓度的变化获得了no排放特性，结果表明：该熔铝炉的热效率为62.48%，吨铝天然气耗量72.1 Nm3/t，系统主要的热损失为炉体及管道热损失和散热风损失，分别占总输出热的14.24%和11.98%；灰渣带出物理热占总输出热的比重不大，但烧损及杂质会降低铝液的输出质量；可通过缩短熔炼时间、减少冷却风在非点火时间的通入量、减少炉门开启次数等措施降低熔铝炉的能耗；该熔铝炉no排放浓度长期高于600 mg/m3@ 3.5%O2，排放峰值1197.0 mg/m3@ 3.5%O2；可通过优化燃烧器结构、优化运行参数和应用无焰燃烧技术的措施降低no排放浓度。

关键词：熔铝炉热平衡 no排放热流分布物料平衡

煤粉掺氨空气分级燃烧排放特性及炉内过程烟气特性试验

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洁净煤技术 2024年第5期30卷 56-64页

作者：汪鑫韦耿王勇李维成陈钧范卫东上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 清洁燃烧与烟气净化四川省重点试验室四川成都611731 东方电气集团东方锅炉股份有限公司四川自贡643001

以往针对氨煤掺烧研究多集中在数值模拟及小型试验炉,大型试验炉上多为技术可行性的点工况试验。在一台50 kW自持燃烧下行试验炉中在不同工况下针对燃煤掺氨燃烧产物的排放和过程分布特性展开研究,重点分析了不同掺氨比例、燃尽风率及... 详细信息

以往针对氨煤掺烧研究多集中在数值模拟及小型试验炉,大型试验炉上多为技术可行性的点工况试验。在一台50 kW自持燃烧下行试验炉中在不同工况下针对燃煤掺氨燃烧产物的排放和过程分布特性展开研究,重点分析了不同掺氨比例、燃尽风率及运行氧量的影响。为充分了解氨与煤燃烧过程中对NO生成的贡献,针对纯氨燃烧进行一系列试验。试验结果表明,空气分级燃烧可大幅降低燃煤掺氨燃烧NO的排放,掺氨比例为10%~90%时no排放质量浓度在170~215 mg/m^(3),同纯煤燃烧no排放质量浓度处于同一水平;最佳燃尽风比率维持在38%附近,继续增大燃尽风比率不会进一步降低no排放,反而会导致燃烧不充分等负面影响。纯氨燃烧利用空气分级技术可以很好地控制出口NO浓度,但纯氨燃烧稳定性远不及氨煤掺混燃烧,运行氧浓度较低时易出现氨逃逸现象。燃煤掺混氨燃烧既可解决氨燃烧困难、出口no排放浓度过高的问题,又可减少燃煤CO_(2)排放,是一项极具潜力的技术路线。

关键词：燃煤掺氨燃烧空气分级下行炉纯氨燃烧 no排放

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天然气增氧MILD燃烧及no排放特性研究

能源与环保 2024年第4期46卷 138-145,151页

作者：孔俊峰谢逸豪刘宇谦方永旭武学谦徐顺塔刘豪国家能源集团泰州发电有限公司江苏泰州225300 华中科技大学煤燃烧与低碳利用全国重点实验室湖北武汉430074 烟台龙源电力技术股份有限公司山东烟台264006

将MILD(Moderate or Intensive Low-Oxygen Dilution)燃烧和增氧燃烧相结合,以实现天然气燃烧过程中低CO_(2)和no排放。基于0.58 MW工业炉,开展了空气预混增氧方式下天然气MILD燃烧及no排放特性模拟研究,分析了氧气浓度(19.5%~30.0%)和... 详细信息

将MILD(Moderate or Intensive Low-Oxygen Dilution)燃烧和增氧燃烧相结合,以实现天然气燃烧过程中低CO_(2)和no排放。基于0.58 MW工业炉,开展了空气预混增氧方式下天然气MILD燃烧及no排放特性模拟研究,分析了氧气浓度(19.5%~30.0%)和氧化剂射流速度(100~300 m/s)对增氧MILD燃烧方式下炉内流场、温度和反应区分布及no排放特性的影响。结果表明,在MILD燃烧器结构不变的条件下,当氧气浓度从19.5%增加到30.0%时,高温区更加集中,温度分布均匀性削弱,no排放从32.4×10^(-6)增加至58.9×10^(-6),增加了82%,意味着高氧条件下MILD燃烧的低氮排放特性将会消失。然而,同氧气浓度条件下,提升氧化剂入口速度促进了烟气回流稀释,导致峰值温度下降,扩大了MILD燃烧反应区。当氧气浓度为26.5%时,将入口流速提升至150 m/s导致no排放从49×10^(-6)降至31.2×10^(-6),可获得与空气工况下相当的no排放水平。综上所述,空气直接预混增氧不利于MILD燃烧的形成,但通过提升氧化剂速度可实现高氧浓度条件下MILD燃烧并维持低no排放。

关键词： MILD燃烧增氧燃烧氧气浓度射流速度 no排放

旋流数对氨气-甲烷旋流预混合火焰燃烧特性的影响研究

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推进技术 2024年

作者：杨证淳王平钱伟佳张泽雨程康浙江大学能源清洁利用国家重点实验室江苏大学能源研究院

为了分析旋流数对径向旋流燃烧器中氨气-甲烷火焰结构稳定性以及一氧化氮(NO)排放特性的影响，对旋流数分别为0.71、1.153、1.278的三个湍流预混合燃烧进行了实验测量及大涡模拟（LES）计算研究，这三个火焰的氨气、甲烷体积比均为6：4... 详细信息

为了分析旋流数对径向旋流燃烧器中氨气-甲烷火焰结构稳定性以及一氧化氮(NO)排放特性的影响，对旋流数分别为0.71、1.153、1.278的三个湍流预混合燃烧进行了实验测量及大涡模拟（LES）计算研究，这三个火焰的氨气、甲烷体积比均为6：4，当量比为0.8。经对比分析发现：LES计算得到的OH基分布与实验拍摄的火焰结构图像吻合较好；随旋流强度增加，火焰面逐渐向内收缩，呈现更为紧凑的花瓣形，而流场中的中央回流区及角落回流区均起到了稳定燃烧的作用。LES计算表明，流场中质量回流率沿轴向连续变化，其峰值约为35%。此外，实验结果和LES结果均显示，旋流数对NO的排放有较强的影响，在旋流数为1.153时，NO的排放最小。

关键词：氨气-甲烷火焰旋流燃烧器大涡模拟旋流强度 no排放

温度、还原剂含量及水蒸气含量对氮氧化物存储还原技术no排放的影响

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西安交通大学学报 2023年第11期57卷 82-90页

作者：潘朋温溢苏智阳李世龙李振国李志军天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 中国汽车技术研究中心有限公司天津300300

为探究氮氧化物存储还原(NSR)催化器在氢燃料发动机不同工况下no排放的控制效果,基于氢燃料发动机台架实验的原排放数据,结合NSR机理建立了适用于氢燃料发动机NO_(x)后处理的H 2-NSR反应机理动力学模型。基于该模型,对比分析了氢燃料发... 详细信息

为探究氮氧化物存储还原(NSR)催化器在氢燃料发动机不同工况下no排放的控制效果,基于氢燃料发动机台架实验的原排放数据,结合NSR机理建立了适用于氢燃料发动机NO_(x)后处理的H 2-NSR反应机理动力学模型。基于该模型,对比分析了氢燃料发动机NSR后处理器不同入口温度、还原剂含量和水蒸气含量对no排放的影响,发现温度降低有利于NO吸附,但却会导致还原阶段no排放增加;吸附阶段NO的排放随还原剂含量增加而减少,但还原阶段NO的排放则会增加;而水蒸气对NSR催化器催化还原NO有促进和抑制作用。结合敏感性系数分析等手段从化学反应动力学的角度揭示了温度、还原剂含量及水蒸气含量对no排放的影响的产生原因,并明确了温度是其中的主导因素。所提出的H 2-NSR机理动力学模型为氢燃料发动机控制no排放提供了理论参考。

关键词：氢燃料发动机氮氧化物存储还原 no排放催化器

烟煤/半焦在循环流化床内混燃时的no排放特性研究

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燃料化学学报 2022年第9期50卷 1134-1140页

作者：刘炎泉郭鹏鹏谭文轶梁绍华潘效军南京工程学院能源与动力工程学院江苏南京211167 南京工程学院环境工程学院江苏南京211167

采用电加热循环流化床实验台研究烟煤/半焦混合燃料的no排放特性,同时为了加深理解,对燃料中N的分布及赋存形式也进行了分析。研究结果表明,神华烟煤中挥发分N和焦炭N的占比分别为53.85%和46.15%,而半焦以焦炭N为主。在燃烧过程中,挥发... 详细信息

采用电加热循环流化床实验台研究烟煤/半焦混合燃料的no排放特性,同时为了加深理解,对燃料中N的分布及赋存形式也进行了分析。研究结果表明,神华烟煤中挥发分N和焦炭N的占比分别为53.85%和46.15%,而半焦以焦炭N为主。在燃烧过程中,挥发分N快速析出,并且容易在密相区还原,而焦炭N释放较慢,因而半焦的no排放明显高于烟煤。在半焦中掺烧烟煤,no排放量会随其掺烧比的增加而减少,并且燃料之间的交互作用对NO的排放也能起到抑制作用。半焦和烟煤的no排放量随燃烧温度呈现不同的变化趋势,当半焦中掺烧40%和80%的烟煤时,其排放量随燃烧温度升高而增加。另外,烟煤、半焦及混合燃料的no排放量随过量空气系数和一次风率的升高也会增加。

关键词：半焦烟煤循环流化床 no排放

奶牛养殖粪水还田对风沙土农田N_(2)O和no排放的影响

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农业环境科学学报 2023年第7期42卷 1645-1654页

作者：杨从刘德燕黄皓文陈雷樊俊铭王银宏石孝东田彦锋丁维新土壤与农业可持续发展国家重点实验室中国科学院南京土壤研究所南京210008 中国科学院大学北京100049 南京外国语学校南京210008 内蒙古优然牧业有限责任公司呼和浩特010070

为探究规模化奶牛养殖场粪水农田就近消纳的区域适宜方案,减缓农田温室气体排放,建立田间原位试验,研究奶牛养殖场粪水(液体有机肥)对风沙土N_(2)O和no排放及青贮玉米产量的影响。试验设5个处理,分别为:不施氮肥对照(CK)、常规化肥(NPK... 详细信息

为探究规模化奶牛养殖场粪水农田就近消纳的区域适宜方案,减缓农田温室气体排放,建立田间原位试验,研究奶牛养殖场粪水(液体有机肥)对风沙土N_(2)O和no排放及青贮玉米产量的影响。试验设5个处理,分别为:不施氮肥对照(CK)、常规化肥(NPK)、奶牛养殖场固体有机肥底肥尿素追肥(SM)、液体有机肥分3次(LMT)和4次施用(LMF)。结果表明:在氮用量250 kg·hm^(-2)水平下,与NPK处理相比,SM处理土壤N_(2)O和NO累积排放量分别降低16.58%和20.31%,LMT处理的降低幅度分别达到39.59%和30.02%,LMF处理则仅降低土壤no排放量而对N_(2)O排放无显著影响。与LMT处理相比,玉米生长季内LMF处理土壤N_(2)O和no排放量分别增加了76.92%和13.04%。SM和LMT处理青贮玉米产量和肥料氮利用率与NPK处理无显著差异,而LMF处理则显著降低肥料氮的利用率31.76%。综上,风沙土农田玉米季奶牛养殖场液体有机肥的推荐施用方案为:250 kg·hm^(-2)氮分1次基肥和2次追肥施用,基追比为40%∶20%∶40%,追施时间为玉米拔节期和大喇叭口期。这一方案既可以高效消纳奶牛养殖场粪水,又可降低N_(2)O和no排放,实现青贮玉米生产与生态环境的双赢。

关键词：奶牛粪水风沙土 N_(2)O排放 no排放

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截面渐变稳态射流燃烧室燃烧与排放数值模拟

航空动力学报 2023年

作者：祁治伟王骥飞刘秋洪西北工业大学翼型叶栅空气动力学重点实验室内蒙古工业大学能源与动力工程学院

针对近年来对燃气轮机低污染排放的要求，为了利用某椭圆形燃烧室低排放的优势，改善其出口不易匹配后方燃气涡轮的不足，提出了一种截面渐变概念，使稳态射流燃烧室入口为椭圆形截面，出口为圆形截面。使用数值模拟方法对其燃烧特性和... 详细信息

针对近年来对燃气轮机低污染排放的要求，为了利用某椭圆形燃烧室低排放的优势，改善其出口不易匹配后方燃气涡轮的不足，提出了一种截面渐变概念，使稳态射流燃烧室入口为椭圆形截面，出口为圆形截面。使用数值模拟方法对其燃烧特性和出口处的流动与排放特性进行了研究，探究了截面渐变技术对燃烧室排放特性和流动特性的影响。与圆形燃烧室对比，截面渐变稳态射流燃烧室no排放量降低了51.26%，保持了椭圆形燃烧室低排放的优势；与椭圆形燃烧室对比，有2.85%的no排放量增加，但出口温度的均匀性提高了4.27%，同时能为后方燃气涡轮中的叶片提供更匹配的温度分布，证明了该截面渐变概念的可行性，可以为后续更多截面渐变技术研究作参考。

关键词：截面渐变稳态射流燃烧室 no排放液雾燃烧数值模拟

奶牛养殖粪水还田对风沙土农田NO和no排放的影响

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农业环境科学学报 2023年

作者：杨从刘德燕黄皓文陈雷樊俊铭王银宏石孝东田彦锋丁维新南京外国语学校土壤与农业可持续发展国家重点实验室中国科学院南京土壤研究所中国科学院大学内蒙古优然牧业有限责任公司

为探究规模化奶牛养殖场粪水农田就近消纳的区域适宜方案，减缓农田温室气体排放，建立田间原位试验研究奶牛养殖场粪水(液体有机肥)对风沙土N2O和NO 排放及青贮玉米产量的影响。试验设5个处理，分别为：不施氮肥对照(CK)、常规化肥(NPK... 详细信息

为探究规模化奶牛养殖场粪水农田就近消纳的区域适宜方案，减缓农田温室气体排放，建立田间原位试验研究奶牛养殖场粪水(液体有机肥)对风沙土N2O和NO 排放及青贮玉米产量的影响。试验设5个处理，分别为：不施氮肥对照(CK)、常规化肥(NPK)、奶牛养殖场固体有机肥底肥尿素追肥(SM)、液体有机肥分三次(LMT)和四次施用(LMF)。结果表明，在氮用量250 kg·hm–2水平下，与NPK处理相比，SM处理土壤N2O和NO累积排放量分别降低16.58%和20.31%，LMT处理的降低幅度更分别达到39.59%和30.02%，LMF处理则仅降低土壤no排放量而对N2O排放无显著影响。与LMT处理相比，玉米生长季内LMF处理土壤N2O和no排放量分别增加了76.92%和13.04%。SM和LMT处理青贮玉米产量和肥料氮利用率与NPK处理无显著差异，而LMF处理则显著降低肥料氮的利用率31.76%。综上，风沙土农田玉米季奶牛养殖场液体有机肥的推荐施用方案为：250 kg·hm–2氮分1次基肥和2次追肥施用，基追比为40%：20%：40%，追施时间为玉米拔节期和大喇叭口期。这一方案既可以高效消纳奶牛养殖场粪水，又可降低N2O和no排放，实现青贮玉米生产与生态环境的双赢。

关键词：奶牛粪水风沙土 N O排放 no排放