回顾文献煤粉燃烧的火焰强度

Syed Mujtaba Umair, p Borlepwar。

PG学生,机械工程系,马哈拉施特拉邦理工学院/ Dr.Babasaheb安贝德卡Marathwada大学,奥兰加巴德,印度马哈拉施特拉邦
机械工程系助理教授,马哈拉施特拉邦理工学院/ Dr.Babasaheb安贝德卡Marathwada大学,奥兰加巴德,印度马哈拉施特拉邦

文摘

燃烧效率的计算是有效的燃烧过程发生。达到最高水平的燃烧效率完全燃烧应采取的地方。完全燃烧发生在所有的能源燃料氢气和碳化合物的提取并没有离开。Completecombustion时将适量的燃料和空气混合的正确的时间在适当的条件下湍流和温度。火焰强度的直接指示的完整性或者燃烧不充分。稳定的火焰强度最高的要求安全、高效煤粉火力发电厂的工作。作者目前的审查上可用的文学主题说。

关键字

煤炭燃烧、煤粉、火焰强度、燃烧效率。

介绍

1.1燃煤发电厂的范围:

可靠、高效、清洁的能源供应是人类的基本需求之一。今天,我们的能源供应系统是在进行一个长期的从传统形式过渡到一个更可持续、低碳的风格,特别是解决温室气体(水、二氧化碳、甲烷、一氧化二氮,chloro-fluoro-carbons和气溶胶)排放到大气中。强有力的证据表明,全球平均气温和大气CO2concentration显著增加爆发以来的工业发展,和他们相关的。担忧气候变化导致了越来越多的努力开发技术来减少二氧化碳排放来自人类活动。技术解决方案可以解决这个问题应该包括大幅提高能源转换和利用效率,碳捕捉和封存(CCS),和扩大使用核能和可再生能源,如生物质能、水能、太阳能、风能和地热能。煤炭一直并将继续是一个主要的能源资源在长期内由于其丰富的储备和提供具竞争力的低价格,特别是对基本负荷发电的使用。例如,煤炭在世界能源消费的份额在2009年是29.4%,而不是34.8%的石油和3.8%的天然气。在发电方面,煤炭仍将是占据主导地位的燃料,贡献约45%的总电力于2009年在美国,在中国,约80%。几种技术提出了减少二氧化碳排放的燃煤发电、预燃室即燃烧后捕获,捕获和氧气助燃捕捉。

1.2煤燃烧火焰的稳定:

维护高炉燃烧稳定的挑战已报告在早期中试规模的实验研究。这些挑战来自绝热火焰温度越低,低延迟点火和燃烧的煤颗粒在CO2diluted环境中,等上面讨论的基本问题。

两个火焰稳定的标准:

(1)燃料/氧化剂混合物的成分必须在可燃性限制。

(2)附近的地方流速必须预先混合层流燃烧速度(SL)。

在本节中,可燃性限制的预热温度和稀释率下N2and CO2diluted燃烧条件下研究了使用一个简化的WSR模型。可能的地区稳定的燃烧在O2 / CO2燃烧计算相比,在O2 / N2conditions。关于第二个稳定的判据,层流燃烧速度的特点在氧气助燃也回顾,以及它的影响实际操作。最近的研究和采取措施改善oxycoal的稳定燃烧。

1.3燃烧阶段:

所示的图1阶段煤燃烧可能描述如下。

一个¯第一阶段与水分进化和发生在非常低的温度在373 K左右。

一个¯第二阶段的升温速率1273 K /秒开始在723 K左右。

一个¯这与大量的初始进化的二氧化碳和少量的沥青。

一个¯第三阶段涉及进化的水化学形成的范围773 - 973 k和二氧化碳的其他重要产品。

一个¯第四阶段涉及最后一个快速发展的含碳物种如碳氧化物,焦油,氢和碳氢化合物气体在973 - 1173 K温度范围内。

一个¯第五阶段是高温碳氧化物的形成。

文献综述

在这一领域的研究只有有限的文献报道,因此,在这一领域的研究发现很多范围这将使研究人员开发本土技术对火焰稳定的进步。Zadiraka et al(1996)提出了一种方法来控制排放的袜和烟气中氮氧化物含量。如果煤作为燃料,新的发电厂需要非常干净,有更高的效率和经济性。

传感器和控制技术正在开发,允许个人的精确测量和控制燃烧器空气和燃料flowsas他们介绍time-temperature-turbulence炉燃烧过程。火焰医生,燃烧器火焰监测系统是由盖et al(2004)减少氮氧化物的排放,提高整体性能。信号从一个光学火焰扫描器诊断燃烧器的操作。连续监测火焰的医生可以分析火焰的颜色从而优化的总体性能炉负荷变化,燃料质量变化,和设备的修改。本文描述的状态持续EPRIBeta测试程序,结果从燃烧优化服务工作提供具体挑战过程中遇到火焰医生安装和启动。展示了性能改进包括氮氧化物减排of20%、有限公司70%和70%。这些改进是可持续并直接转化为节省成本支出的发电厂。循环流化床(CFB)锅炉广泛用于多浪费和生物燃料的燃料燃烧。当几个非齐次燃料,有不同的热量值,同时燃烧,锅炉控制系统会受到不同的影响控制的挑战,尤其是不可行可靠地测量多燃料的能量流。为了实现能源生产需要燃烧低品位燃料和维护能力,利用高热值燃料如天然气、石油和煤是必要的。 Fuzzy Logic Control (FLC) has been successfully used for solving26control challenges by Timo Hyppanen et al (2000), where the operator’s process expertise can be transformed into automation. Real life control objects are often nonlinear because the dynamics change with the operating point, or there might be other essential nonlinearities in the combustion process.

丙烷空气扩散火焰的热特性提出了使用高温燃烧空气在这项工作由Ashwani Gupta et al (2000)。全球火焰特征提出了使用几种不同的气体燃料。一个特别设计的蓄热式燃烧炉设备测试,由日本炉Kogyo日本,已经被用于预热助燃空气温度升高。得到了稳定的火焰在等价比率非常低,这将不可能与正常温度的空气。全球火焰特性显示火焰颜色变化从黄色到蓝色,蓝绿色的和绿色的范围条件检查使用丙烷作为燃料。在某些情况下混合颜色的火焰也观察到。在一定条件下无焰氧化或无色的燃料也被观察到一些燃料。一些燃料提供在相似的操作条件下紫色火焰。火焰光谱发射的信息特征,空间分布的哦,CH和C2物种和24取得排放的污染物。低水平的氮氧化合物以及忽略了大量的CO和HC高温燃烧空气。 Experimental results have been complemented with numerical simulations. The thermal and chemical behavior of high temperature combustion flames depends on the fuel property, preheat temperature and oxygen. The challenges and opportunities with high temperature-air combustion technology are also described.Oxy-fuel combustion has generated significant interest since it was proposed as a carbon capture technology for newly built and retrofitted coal-based power plants. Research, development and demonstration of oxyfuel combustion technologies has been advancing in recent years; however, there are still fundamental issues and technological challenges that must be addressed before this technology can reach its full potential, especially in the areas of combustion in oxygen-carbon dioxide environments and potentially at elevated pressures. Ahmed F Ghoniem et al 2011 found that when operating under elevated pressure, the gas phase flow field and coal particle residence time may change significantly. The effect of pressure on the characteristics of mass and heat transfer, char and gas phase combustion kinetics and dynamics, etc, are also still relatively unknown. Research on the characteristics of oxy combustion at elevated pressures is needed.

尽管漩涡流动及其对混合的影响通过建立内部循环区附近的燃烧器和喷油器是重要的在所有的燃烧器,他们承担更重要的角色在oxycombustion。更好的预测模型旋转和旋转流动,因此需要特别为更经济的方法,比如跑。由于它的复杂性;燃烧技术仍严重依赖实验和操作经验,尤其是在燃煤电厂中的应用。因此,成功pilotand示范性Vattenfall等测试项目应提供实际操作的知识和经验,传热、燃烧动力学和稳定性,以及污染物的形成和控制。煤粉无关地解雇了熔炉是全世界广泛用于发电由于数量的优势,统一对炉墙的热通量和氮氧化物排放低于其他类型的射击。需要进一步研究炉实验和模拟。而全面的测量受到相当高的费用,数值模拟提供了一个具有成本效益和强大的工程工具,补充实验调查。因为独特的空气动力学的无关地炒炉,炉内的流动,以及燃烧过程是复杂的造型。

Belosevic et al 2006提出了选择结果数值模拟过程的电站锅炉煤粉无关地解雇了干底炉。模拟的过程是基于一个全面的三维微分数学模型,专门开发的目的。模型提供了这样一个组成的子模型和建模方法,以平衡子模型复杂性和计算的实用性。拉格朗日方法,3 d几何、动能气体湍流模型,particles-to-turbulence交互,扩散模型的粒子分散,six-flux辐射建模方法和基于全球的煤粉颗粒的燃烧模型粒子动力学和实验获得煤动力学参数模型的主要特征。必不可少的特征无关地解雇了炉空气动力学是中央漩涡。正如作者所言,这个漩涡是朝着关闭燃烧器,影响炉内火焰位置和温度场和炉墙的热通量分布。

Habermehi et al 2012调查的影响燃烧器火焰稳定。从现有燃烧器设计台秤燃烧器,燃烧器新概念基于空气动力学稳定的氧燃料火焰漩涡。对于这个开发过程,CFD是集中作为设计工具。适应了同构和异构反应模型集成到CFD代码来考虑不同条件下的氧燃料燃烧。由于空气和氧燃料的燃烧器能操作条件是发达国家和它的功能是在实验中已经证明了。通过这些实验,证明这些措施申请氧煤漩涡的火焰稳定oxycoal火焰可以稳定在一个氧浓度降至18 vol. aero-dynamically——%湿和干燥的再循环。基于开发的成功演示燃烧器设计、稳定措施和CFD模型应用于工业炉规模导致可能的70 MW燃烧器的设计。在此基础上设计、模拟电厂炉的蒸汽发生器进行了显示可能的操作方法类似的基于现有空气蒸汽发生器传热参数。漩涡中扮演一个重要的角色在混合燃料流和带来燃烧。漩涡随后燃烧和排放有很大的影响,因此,研究了K Khanafer et al 2011在这个研究。 All results shown in this section were for a wall temperature of 540K. Results show the effect of swirl velocity on the temperature along the centreline and the exit plane of the burner,respectively.Results shows that in the absence of swirl the mixing between the air and fuel streams is slow (mostly due to diffusion),and hence the combustion is slow. This effect is seen in the sluggish temperature rise along the centreline forS= 0. Introduction of swirl greatly enhances the mixing of the fuel–air stream, bringing about a sharp rise in temperature. Increasing the swirl velocity reduces the lift-off length (distance for the air and fuel stream to rapidly ignite). This result is to be expected because a higher swirl velocity leads to increased mixing between the air and fuel streams, which in turn results in a shorter delay in combustion.

实际的需求combustion-circle直径无关地锅炉和火焰中心一个反对墙锅炉在不同负荷和燃烧器的缺点目前所使用的这些锅炉进行了综述。一种自适应PC-fired燃烧器负荷,这是基于一个扭力弹簧阻尼器,提出了。阻尼器安装附近燃烧器的出口,喷气轴心在出口处可以完全自动调节,没有任何其他司机。因此,实际combustion-circle直径和火焰中心可以自动跟踪变量加载,将因此提高点火、燃烧和热的整体性能。介绍了这种燃烧器的结构和原理。燃烧器的结构参数的影响角度偏转特性的阻尼,飞机是2007年Donglin陈等实验研究。Donglin Chen等人得出的结论是,扭力弹簧将阻尼器的偏转角度和喷气BWD退出大约是燃烧器喷嘴内气流速度的线性函数,同时受阻尼器的长度,安装距离和弹簧的力学常数。与一个合适的组合弹簧的力学常数k,阻尼器的长度和安装距离,满足射流的偏转特性BWD可以获得。

在英国锅炉摄像机探测器安装在背面的墙上观察油枪火焰启动期间为安全目的。当锅炉负荷的大型火焰靠近后墙和尘埃和火山灰会有存款在后墙附近。这导致变化的颜色用来观察燃烧的火球条件。视频监控系统是监控燃烧开发活动。欧氏距离分类器被用于识别燃烧条件以及CO排放。主值分解(PVD)和欧几里得分类器被用于燃烧火焰图像根据其分类地位,阿卜杜勒·拉赫曼et al (2006)

结论

本文回顾了文献煤粉燃烧的火焰强度。讨论集中在影响煤炭燃烧火焰稳定的因素。影响火焰强度的各种因素进行了综述,发现仍有改进范围用于火焰强度在低负荷条件下基于煤炭的火力发电厂和锅炉燃烧室的优化操作。

引用

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