煤粉非均相MILD燃燒及燃料型NOx生成機理研究

《煤粉非均相MILD燃燒及燃料型NOx生成機理研究》是依託華中科技大學，由王飛飛擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：煤粉非均相MILD燃燒及燃料型NOx生成機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王飛飛
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

MILD燃燒是在上世紀90年代被提出的一種新型燃燒方式。相比於常規燃燒，該燃燒能提高30%的熱利用效率，並能減排近70%的NOx。因此，它被視為本世紀最具發展潛力的燃燒方式之一。然而，該燃燒雖已被成功套用於鋼鐵冶金行業，但以煤粉為燃料的常溫空氣MILD燃燒的研究十分匱乏，這嚴重製約了該燃燒在我國燃煤行業的套用。針對此，本項目擬以煤粉MILD燃燒為對象，深入研究該燃燒的發生機理，進而掌握常溫空氣煤粉MILD燃燒的實現方法及演變規律；揭示常溫空氣煤粉MILD燃燒的定義、反應區特徵（如揮發分-煤焦燃盡特性、組分生成消耗規律）及傳熱特性；總結常溫空氣煤粉MILD燃燒下的NOx排放特性及燃料型NOx的生成與還原規律。本項目是對煤粉MILD燃燒的基礎理論的研究，可為該燃燒的實際套用提供理論指導。

結題摘要

MILD燃燒是近二三十年興起的一種高效低污染的新型燃燒技術。其與傳統燃燒相比，有獨特的特徵，如反應區明顯增大、溫度場均勻、NOx排放低等。然而，這種燃燒技術在煤粉等固體燃料的套用相對較少。針對此，本項目在過去三年基於實驗、數值模擬和理論分析，基本完成如下內容和目標：①弄清了氣相燃料在MILD條件下的氧化特性路徑。通過分析知，相比於傳統燃燒，MILD燃燒條件下的低碳反應路徑得以削弱，而高碳化學反應路徑將得到加強。②研究了煤粉從傳統有焰燃燒向MILD燃燒轉變的過渡過程、總結了常溫空氣煤粉MILD燃燒的最佳化控制方法；提出了一種最佳化的適用於各種尺度下（包含實驗室規模、中試規模的）的常規煤粉MILD燃燒的氣相燃燒機理，可準確的模擬煤粉MILD燃燒。③從反應特徵層面明確煤粉氣固非均相MILD燃燒真實含義，以及與常規煤粉燃燒的差異。具體而言，在MILD燃燒條件下，雖然對流換熱得以加強，但輻射傳熱仍是占主導地位煤焦與揮發分是分開發生反應，且氣化反應對消耗煤焦的貢獻率增強，更有利於MILD燃燒發生；MILD條件下，氣相固相的達姆科洛數（Da）均在1這個數量級上，說明煤粉MILD燃燒反應由化學反應時間與混合時間共同決定。④獲得常溫空氣煤粉MILD燃燒條件下的NOx排放特性，並總結燃料型NOx的生成與還原規律等。其中，煤粉MILD燃燒過程中，揮發分、焦炭對NO排放的貢獻率發生了較大的變化，而且NO的再燃機理是不可忽略的；MILD燃燒條件下煤粉N向NO轉化率遠低於傳統燃燒下的轉化率。項目所得數據和結論，可為煤粉MILD燃燒的大規模利用提供一定的幫助。