气体燃烧技术研究现状及进展
我国燃料现状及燃烧学未来任务与发展方向
我国燃料现状及燃烧学未来任务与发展方向中国是当今世界上最大的发展中国家，发展经济，摆脱贫困，是中国政府和中国人民在相当长一段时期内的主要任务。
20世纪70年代末以来，中国作为世界上发展最快的发展中国家，经济社会发展取得了举世瞩目的辉煌成就，成功地开辟了中国特色社会主义道路，为世界的发展和繁荣作出了重大贡献。
作为世界上最大的发展中国家，中国是一个能源生产和消费大国。
能源生产量仅次于美国和俄罗斯，居世界第三位；基本能源消费占世界总消费量的l ／10，仅次于美国，居世界第二位。
能源供应持续增长，为经济社会发展提供了重要的支撑。
能源消费的快速增长，为世界能源市场创造了广阔的发展空间。
中国已经成为世界能源市场不可或缺的重要组成部分，对维护全球能源安全，正在发挥着越来越重要的积极作用。
中国又是一个以煤炭为主要能源的国家，上个世纪90年代以来，中国经济的持续高速发展带动了能源消费量的急剧上升。
自1993年起，中国由能源净出口国变成净进口国，能源总消费已大于总供给，能源需求的对外依存度迅速增大。
煤炭、电力、石油和天然气等能源在中国都存在缺口，其中，石油需求量的大增以及由其引起的结构性矛盾日益成为中国能源安全所面临的最大难题。
我国煤层气资源丰富，最新探明总储量是36.7万亿立方米，比六年前增加了5万亿立方米，是仅次于俄罗斯、加拿大的世界第三大煤层气储藏国。
资源条件决定了煤层气在中国可以成为独立的产业，成为天然气工业的重要补充。
我国目前煤层气开发水平较低。
据权威统计，我国目前煤矿抽采瓦斯仅23亿立方米，利用10亿多立方米，开发程度远不及美国、加拿大、澳大利亚等煤层气产业已成功实行了商业化运作的国家。
美国虽然80年代才真正大规模开发煤层气，但目前开发利用已超500亿立方米，已占到天然气总量的1／10。
我国煤层气开发已积累了许多经验，经过10余年探索，井下瓦斯抽采技术已经形成体系，并在高瓦斯矿井全面应用，阳泉、淮南、水城、盘江、松藻、晋城、抚顺7个矿区，年抽采瓦斯量超过1亿立方米；地面钻井开采煤层气通过示范工程建设，已进入商业化开发阶段，高新技术始露锋芒。
生物质燃气的燃烧效率与能源转化评估研究
1.技术水平：生物质燃气生产技术尚不成熟，尤其是大规模生产过程中的技术难题尚未完全解决。
2.资源分散：生物质原料资源分布广泛，但相对分散，导致原料收集、运输成本较高。
3.环保问题：生物质燃气生产过程中产生的废水、废渣处理问题亟待解决，以降低对环境的影响。
4.政策支持：虽然政府已出台一系列政策措施，但生物质燃气行业仍需进一步加大政策扶持力度，以促进产业发展。
-应用：广泛应用于农业废弃物、生活垃圾等生物质资源的能源化利用。
-优势：发酵技术可以实现生物质资源的无害化和能源化，提高资源利用效率。
3.气体净化与提纯技术：
-原理：通过物理或化学方法去除生物质燃气中的有害成分，提高燃气质量。
-应用：包括脱硫、脱碳、脱水等工艺，确保燃气的清洁度和热值。
-优势：净化与提纯技术可以提高生物质燃气的市场竞争力，扩大应用范围。
2.清洁能源属性：生物质燃气具有低碳排放、低污染的特点，是一种理想的清洁能源。随着环境保护意识的不断提高，生物质燃气在能源市场中的地位日益重要。
3.技术创新：生物质燃气的生产技术不断创新，包括生物质预处理、发酵、提纯等多个环节。这些技术的进步为生物质燃气产业的发展提供了技术保障。
4.政策扶持：我国政府高度重视生物质能源产业发展，出台了一系列政策措施，为生物质燃气行业提供了良好的发展环境。
-市场竞争将从价格竞争转向技术、品牌、服务等方面的综合竞争。
未来市场发展方向预测：
-生物质燃气行业将继续保持快速增长，市场份额有望进一步扩大。
-技术创新将成为企业竞争的核心，拥有先进技术的企业将占据市场主导地位。
-行业将逐步实现规模化、标准化、智能化发展，提高整体竞争力。
八、发展趋势与未来展望
生物质燃气的行业发展和前景预测如下：
低氮燃气燃烧技术及燃烧器设计进展
低氮燃气燃烧技术及燃烧器设计进展摘要：在高温燃烧过程中，氮氧化物的排放污染一直是业界关注的焦点。
这部分气体不仅稳定性较差，而且大多能够在湿热环境中转变为NO与NO₂，从而给人们的生命财产带来威胁。
随着技术的成熟，低氮燃烧技术开始以其环保效益高、清洁无污染受到了一致好评。
在本文中，笔者分析了高温燃烧中氮氧化物的生成原理以及影响因素，并在此基础上探讨了如何控制氮氧化物的排放，以供参考。
关键词：低氮燃烧；燃烧器设计；技术进展引言近些年我国的化工行业得到了长足的发展，高温燃烧在各生产领域均有着突出的贡献。
尤其是天然气等能源的普及推广，虽然很大程度上改善以往的三废排放问题，但氮污染的问题仍未有效缓解。
究其原因，主要是以往的燃烧技术存在一刀切的问题，没有针对不同介质来调整燃烧方案。
由此可见，在低氮燃烧技术中分层燃烧的个性化方案是重要突破口，同时兼顾燃尽的火焰长度，才能真正实现减小高温燃烧的氮污染。
一、氮氧化物的控制原理（一）气体燃料的特点气体的高温燃烧基本不会发生相态变化，因此其主要包括混合、升温以及燃烧3个阶段。
从燃烧温度来看，气体燃烧的过程温度普遍较高。
业界常见的氢气与液化气燃烧的问题均不低于2000℃，而目前对环境最友好的天然气在燃烧的过程中温度也高达1700℃。
除此之外，气体燃烧的反映速率也较其他模式快，往往就存在回火的现象。
一旦气体的排放速度小于反应速率，那么火焰就会影响到火孔内的环境，严重的可能会造成气源爆炸。
（二）氮氧化物的影响因素关于气体燃烧的氮氧化物研究已有十数年的努力，根据学术成果表明氮氧化物可按照生产方式的不同归类为热力型、快速型两个大类。
其中热力型所产生的氮氧化物含量更多，但快速型氮氧化物的生产也不容忽视。
而在以往的燃烧器设计中，技术人员往往顾此失彼导致技术应用达不到预期的效果。
热力型顾名思义就是在火焰区域生产的氮氧化物，因此很容易受到温度的影响。
从业界实践的经验来看，当火焰温度超过1800℃时氮氧化物的生成量会出现井喷式的增长。
化学链燃烧的研究现状及进展
第26卷第4期 2006年8月动 力 工 程Journal of P ower EngineeringV ol.26N o.4 Aug.2006 文章编号:100026761(2006)042538206化学链燃烧的研究现状及进展李振山, 韩海锦, 蔡宁生(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)摘 要:化学链燃烧具有高效、二氧化碳内分离和低NO x 等特点,已受到较多关注。
介绍了化学链燃烧方式的基本概念,概括分析了它的主要特点,对化学链燃烧系统中具有重要作用的载氧剂的研究现状进行了详细的分析,并对有关化学链燃烧系统设计、试验以及与其它系统耦合方面的进展进行了描述,最后对化学链燃烧发展方向进行了展望。
图4表3参14关键词:工程热物理;化学链燃烧;载氧剂;二氧化碳内分离中图分类号:TK 121 文献标识码:ARe search Status and Progre ss of Chemical 2Looping CombustionLI Zhen 2shan , H AN Hai 2jin , C AI Ning 2sheng(MOE ’s K ey Lab of Thermal Science and P ower Engineering ;Department of Thermal Engineering ,Tsinghua University ,Beijing 710049,China )Abstract :M ore attention is now already being paid to chemical 2looping combustion (C LC )due to it ’s being featured by high efficiency ,inherent C O2separation and low NOX emission.An introduction is being presented to the basic concept of C LC ,together with a brief analysis of its main features and a detailed review concerning the research status of oxygen carriers (OC ),which play an im portant role in C LC combustion ,as well as a description of relevant system designing and performance tests.Progress in conjunction with other systems is als o mentioned.In conclusion ,prospects of future development are discussed.Figs 4,tables 3and refs 14.K eywords :engineering therm ophysics ;chemical 2looping combustion ;oxygen carrier ;inherent C O 2separation收稿日期:2006201210作者简介:李振山(19752),男,辽宁沈阳人,博士研究生,主要从事近零排放碳基燃料制氢与煤气化多联产方面的研究。
气体燃料的燃烧
气体燃料的燃烧燃烧是指气体燃料与氧气的化学反应，释放出能量和产生新的化合物。
本文将探讨气体燃料的燃烧过程、燃烧机制以及与燃烧相关的一些重要概念。
气体燃料是一种常见的能源形式，在许多领域中被广泛使用。
常见的气体燃料包括天然气、液化石油气等。
这些气体燃料具有不同的组成和物化性质，对燃烧过程有着重要的影响。
天然气是一种主要由甲烷组成的气体燃料。
甲烷是一种无色、无味的气体，在大自然中广泛存在。
天然气的主要成分还包括乙烷、丙烷和丁烷等烷烃。
天然气具有高热值、易燃等特点，被广泛用于家庭供暖、工业生产和发电等领域。
液化石油气（LPG）是一种混合物，主要由丙烷和丁烷组成。
相比于天然气，LPG具有更高的压缩性和储存性，可以在液态状态下运输和储存。
LPG是一种清洁燃料，广泛应用于烹饪、野营和汽车燃料等领域。
除了天然气和LPG，还有一些特殊的气体燃料具有独特的特性。
例如，氢气是一种无色、无味的气体，在燃烧时产生的唯一副产品是水蒸气，因此被认为是一种环保的燃料。
氢气具有高热值和轻质的特点，目前正在被广泛研究和应用于氢能源领域。
另一个重要的气体燃料是甲烷，它是一种无色、无味的气体，也是天然气的主要成分。
甲烷是一种常见的温室气体，直接使用甲烷作为燃料会产生温室气体排放。
然而，甲烷可以通过特殊的燃烧装置燃烧，将其转化为二氧化碳和水，减少温室气体排放。
综上所述，气体燃料的组成对燃烧过程具有重要影响。
了解不同气体燃料的物化性质和特点，有助于选择合适的燃料和优化燃烧过程，以提高能源利用效率和减少环境污染。
气体燃料的燃烧是指气体燃料与氧气发生化学反应的过程。
燃烧的三要素包括燃料、氧气和足够的燃料温度。
燃烧过程的第一步是点火。
当气体燃料与点火源接触时，会发生燃烧反应。
点火源可以是明火、电火花或者其他能提供足够能量的源头。
通过点火，燃料的化学能被释放，产生燃烧反应。
燃烧反应是气体燃料与氧气发生的化学反应。
气体燃料中的可燃物质与氧气结合，产生新的化合物和能量释放。
关于气体燃料燃烧技术发展的研究
一、气体燃料燃烧技术的定义和意义气体燃料燃烧技术是指利用气态燃料进行燃烧的一种技术方法。
随着能源需求的不断增加和环境污染的加剧，气体燃料燃烧技术的研究和发展变得愈发重要。
气体燃料具有资源丰富、清洁高效等特点，广泛应用于工业生产、能源利用、交通运输等领域，对于实现清洁高效能源利用、减少环境污染具有重要意义。
研究气体燃料燃烧技术的发展趋势和前沿成为了当下的热点之一。
二、气体燃料燃烧技术的研究现状在气体燃料燃烧技术的研究方面，当前主要集中在以下几个方面：1. 燃烧机理和特性：通过对气体燃料的燃烧机理和特性进行深入研究，可以揭示气体燃料在燃烧过程中的基本规律，为优化燃烧过程提供理论依据。
2. 燃烧设备和技术：针对不同的气体燃料，发展高效、低排放的燃烧设备和技术是当前的重点之一。
采用先进的燃烧控制技术，实现气体燃料的清洁高效燃烧。
3. 热力学和动力学模拟：借助数值模拟等手段，对气体燃料燃烧过程进行模拟和分析，可以更好地理解燃烧过程中的能量转化和传递规律，为燃烧技术的优化提供理论指导。
4. 环境影响和减排技术：随着环境保护意识的增强，研究气体燃料燃烧对环境的影响以及减排技术也成为了研究的热点。
如何减少气体燃料燃烧过程中产生的污染物排放，是当前研究的重要课题之一。
三、气体燃料燃烧技术发展的趋势随着科技的不断进步和能源需求的变化，气体燃料燃烧技术的发展也呈现出一些新的趋势：1. 高效清洁：未来气体燃料燃烧技术将更加注重实现高效、清洁燃烧。
通过燃烧控制技术、污染物减排技术等手段，实现气体燃料的清洁高效利用。
2. 多能联供：未来气体燃料燃烧技术将更加注重实现多能联供。
通过热电联产技术，将气体燃料转化为电能和热能进行综合利用，提高能源利用效率。
3. 绿色发展：未来气体燃料燃烧技术将更加注重实现绿色发展。
从资源开发到利用环节，都将更加注重环保和可持续发展。
四、个人观点和理解作为气体燃料燃烧技术的研究者，我认为在未来的研究中，需要更加注重气体燃料燃烧技术与环境保护的结合，实现能源利用和环境保护的双赢。
超音速燃烧技术的研究与应用
超音速燃烧技术的研究与应用超音速燃烧技术是一项重要的工程技术，具有广泛的应用领域和前景。
该技术主要是指利用高速燃气流的冲击波和压缩能，提高燃烧效率和能源利用效率的一种工程技术。
其研究和应用在航空航天、火箭发动机、高速列车、工业炉等领域具有广泛的应用价值。
本文将从超音速燃烧的基本原理、研究进展、应用领域等方面进行详细介绍。
一、超音速燃烧的基本原理超音速燃烧的基本原理是在加速过程中形成冲击波，通过这种方式将燃烧过程进行推进。
冲击波能够将来自后燃室的高温高压气体推向前燃室，产生局部超声速燃烧解应力，提高燃气温度和燃烧速度，从而达到提高燃烧效率和能量利用效率的目的。
这种技术主要包括超音速燃烧切向器设计、内流场优化、燃烧稳定性等方面的研究。
二、超声速燃烧的研究进展随着科技的不断发展，超音速燃烧的研究也在不断深入。
欧美国家对该技术的研究较早，日本也对该技术进行了多次研究和应用。
超音速燃烧技术的研究主要集中在如何提高燃气的压缩比和温度，提高燃烧效率和能量利用效率。
日本一项研究显示，通过加入适量的反应性气体可提高燃气压缩比和燃气温度，实现局部超声速燃烧。
超音速燃烧技术在航空航天领域得到了广泛的应用。
其中，超音速冲击波引导下纵向深层加油技术已经在美国、俄罗斯等国家得到广泛应用。
该技术将燃料掺入导引翼燃烧室中进行燃烧，以达到提高发动机性能和燃料利用效率的目的。
三、超音速燃烧技术的应用领域由于超音速燃烧技术在不同领域的特性和需求有所不同，因此其应用领域也存在差异。
在航天领域，超声速燃烧技术可以被应用于宇宙飞船进出轨道时的动力控制、推进系统的设计中。
例如，NASA的X-43A飞机采用超音速燃烧技术，首次飞行时创造了世界超音速飞行速度纪录。
在工业领域，超音速燃烧技术可以被应用于高温化学反应、制造工艺中。
例如，在石化行业中，超音速燃烧可以应用于炼油、裂解等过程中的高温化学反应。
同时，超声速燃烧技术可应用于制造中速涡轮进气口等高精度产品时，在燃烧器中控制温度和压力的分布，实现更高的工艺精度。
一,国内外研究现状和发展趋势
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------一,国内外研究现状和发展趋势一、国内外研究现状和发展趋势有机废气种类繁多，来源广泛，治理难度大，一次性投资和操作费用高，基本上无回收利用价值。
成分复杂的有机废气则更加难以净化、分离和回收。
挥发性有机化合物(VOCs)作为有机化合物主要分支，是指在常温下饱和蒸气压大于 70Pa、常压下沸点在260℃以内的有机化合物。
从环境监测角度来讲，指以氢焰离子检测器测出的非甲烷烃类检出物的总称，包括烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃及硫烃类化合物。
VOCs 种类繁多，分布面广，根据部分国外主要环境优先污染物名录，VOCs 占 80％以上。
日本 1974－l985 年环境普查表明，在检出的化学毒物中，卤代烃类最多共 52 种，一般烃类次之共 43 种，含氮有机物（主要是硝基苯和苯胺类化合物）共 40 种，以上三类占总检出毒物的 70％。
VOCs污染严重，与 NOx、C n H m 在阳光作用下发生光化学反应，吸收地表红外辐射引起温室效应；破坏臭氧层形成臭氧空洞，引起人体致癌和动植物中毒。
随着 VOCs 污染范围的不断扩大和人们对其危害的逐步认识，1979 年联合国欧洲经济委员会在日内瓦召开跨国大气污染会议，重点讨论了 VOCs 控制问题，1991 年 11 月通过了《VOCs 跨国大气污染议定书》，要求签字国以 1988 年 VOCs排放量为基准，到 1999 年每年削减 30％；1990 年，美国修订了清洁空气法（CAA），要求到 20191/ 20年将 VOCs 的排放量减少 70％。
为此，开发 VOCs 替代产品，寻找 VOCs控制最优技术已成为解决 VOCs 污染的必由之路。
氨燃料发动机研究现状及发展趋势
氨燃料发动机研究现状及发展趋势以氨燃料发动机研究现状及发展趋势为题，本文将探讨氨燃料发动机的相关研究进展和未来发展方向。
第一部分：引言氨燃料发动机是一种新型的动力装置，它以氨作为燃料，通过燃烧产生能量驱动发动机运转。
相比传统燃料，氨具有环保、高效、可再生等特点，因此备受关注。
本文将介绍氨燃料发动机的研究现状和未来发展趋势。
第二部分：研究现状2.1 氨燃料发动机的基本原理氨燃料发动机的基本原理是将氨气与空气混合后，在高温条件下发生燃烧，产生高温高压气体驱动发动机运转。
氨的燃烧产物为氮气和水蒸气，不会产生二氧化碳等温室气体，具有环保优势。
2.2 氨燃料发动机的关键技术氨燃料发动机的关键技术包括氨气的储存与供应、氨气的混合与燃烧、氨气的排放处理等方面。
目前，研究人员主要关注氨气的储存与供应技术，以及氨气的混合与燃烧技术，以提高发动机的效能和可靠性。
2.3 氨燃料发动机的研究进展近年来，氨燃料发动机的研究取得了一些突破性进展。
研究人员通过改进氨气的储存与供应系统，提高了氨燃料的可用性。
同时，优化氨气的混合与燃烧过程，提高了发动机的燃烧效率和动力输出。
一些实验和模拟结果表明，氨燃料发动机具有较高的热效率和低的污染排放。
第三部分：发展趋势3.1 提高氨燃料的储存与供应技术氨气的储存与供应技术仍是氨燃料发动机研究的瓶颈。
未来的研究方向是开发新型的氨气储存材料和供应系统，提高氨燃料的储存密度和供应稳定性。
3.2 优化氨燃料的混合与燃烧过程氨气的混合与燃烧过程对发动机的性能影响重大。
未来的研究方向是深入理解氨气的混合与燃烧机理，优化燃烧系统的设计，提高发动机的燃烧效率和动力输出。
3.3 发展适应不同用途的氨燃料发动机氨燃料发动机的应用领域广泛，包括汽车、船舶、飞机等。
未来的研究方向是针对不同用途开发适应性强的氨燃料发动机，以满足不同领域的需求。
3.4 探索氨燃料发动机与其他能源的混合应用氨燃料发动机与其他能源的混合应用是未来的发展方向之一。
内燃机燃烧过程的仿真和研究
内燃机燃烧过程的仿真和研究内燃机作为现代化机械工业的主要产品之一，其燃烧过程的优化是提高其效率和降低排放的重要手段。
在工程领域，燃烧仿真是一种有效的研究内燃机燃烧过程的方法。
本文将介绍内燃机燃烧过程的仿真和研究的相关内容。
第一部分：内燃机燃烧过程简介内燃机是利用燃烧热能将能量转化为机械能的一种发动机。
其基本原理是将混合气体输送到燃烧室中，在高温高压气体的作用下将燃料氧化反应，并在气体膨胀的推动下传递动能。
内燃机的燃烧过程主要可以分为四个阶段：吸气、压缩、爆燃和排气。
在吸气和排气阶段，活塞运动从而改变容积，使气体流动。
在压缩阶段，活塞向缸头移动，使气体被压缩。
在爆燃阶段，由于点火，燃料开始燃烧，气体温度和压力迅速上升，推动发动机的活塞做功。
第二部分：内燃机燃烧仿真的目的燃烧过程仿真是内燃机工程设计过程中必不可缺的一部分。
它的目的是为了更好地了解内燃机燃烧过程的物理本质，为设计优化提供理论依据和实验验证，并促进内燃机技术的进步。
与传统的实验测量方法相比，燃烧仿真具有以下优点：1. 节省时间和成本。
仿真过程可以通过计算机模拟，不必进行实际测试，从而避免耗费时间和成本。
2. 增强研究深度。
仿真技术可以分析燃烧过程中的微观特性和复杂反应机理，从而深入理解内燃机燃烧过程的本质。
3. 提高设计效率。
仿真技术可以模拟不同设计参数对内燃机燃烧过程的影响，为设计优化提供科学依据。
第三部分：内燃机燃烧仿真工具及方法内燃机燃烧仿真涉及多个领域，包括流体力学、热力学、化学动力学等多种学科。
当前，常见的内燃机燃烧仿真方法主要有以下几种：1. CFD仿真。
CFD是一种基于计算机模拟的流体力学和热力学仿真技术，可以模拟内燃机运行过程中的气流、燃料喷射、燃烧等细节，评估发动机性能。
2. 化学动力学仿真。
化学动力学仿真是一种基于内燃机燃烧过程化学反应机理和反应速率的仿真技术，能够预测不同燃料在不同内燃机工作条件下的燃烧过程特性。
3. 燃烧诊断仿真。
低热值气体利用技术及其环保研究
低热值气体利用技术及其环保研究近年来，低热值气体的利用逐渐成为能源领域的热点研究方向。
低热值气体指的是燃料气由于含量不足而无法直接进入燃烧室燃烧的气体，它们包括煤矿瓦斯、沼气等。
这些气体经过适当处理后，可以被燃烧、供能，也可作为原料进行化学反应，得到具有经济价值的产物。
利用低热值气体不仅能够减少能源的浪费，还能减少空气污染、减少温室气体排放，实现低碳经济发展。
本文将对低热值气体的利用技术及其环保研究进行探讨。
一、低热值气体的利用技术1.燃烧利用技术低热值气体可以被燃烧以供能。
但是这种燃烧方式需要先将低热值气体与一定量的空气混合达到可燃的浓度范围，而在燃烧过程中也会释放大量的二氧化碳、二氧化硫等有害气体，对环境造成极大污染。
其中，煤矿瓦斯是中国大量存在的低热值气体之一，为了提高其利用效率，一些煤矿采用了煤矿瓦斯发电技术。
这种技术实现的原理是抽取将煤矿瓦斯与空气混合后，在燃烧过程中将其能量转化为机械能，最后再将机械能转化为电能。
这样既提高了煤矿瓦斯的利用效率，又可以减少煤矿瓦斯的排放量，达到环保的效果。
2.化学反应利用技术低热值气体还可以通过化学反应得到具有经济价值的产物。
如利用沼气可得到氢气等化学产品。
同时, 可以将沼气和一氧化碳反应合成一种氢气混合气, 即合成气。
合成气可以用于燃烧发电，制冷、空调等行业，也可以作为化工、化肥等行业的重要原料之一。
此外，利用多相反应可将低热值气体转化成其他可用的气体，例如将二氧化碳加氢还原制备甲醇等技术。
二、低热值气体的环保研究1.减少污染物的排放低热值气体的利用过程中，由于对气体进行了处理，所以才有了高质量、高纯度的燃气或者化学原料，而且物料装载进程中也采用了一些防止泄漏和减少污染的技术, 如用活性炭防止气体泄漏、采用充分燃烧等措施。
这样就可以减少二氧化碳、二氧化硫等污染物的排放。
2.提高资源利用效率低热值气体的利用过程中，尤其是对煤矿瓦斯的利用，可以提高煤矿的开采效率，同时减少对自然资源占用，减少大气中温室气体的排放。
甲烷催化燃烧反应机理及催化燃烧剂研究进展
甲烷催化燃烧反应机理及催化燃烧剂研究进展[摘要]：本文介绍了甲烷催化燃烧剂中活性成分、载体和添加剂的种类，以及催化燃烧剂制备方法和条件对其催化燃烧性能的影响；分析了甲烷催化燃烧剂失活的原因和甲烷反应机理。
指出床层温度和积碳是导致催化燃烧剂失活的主要因素，必须从甲烷催化燃烧剂和工艺技术方面加以改进；开发高比表面积复合载体、添加稀土元素、开发新型耐硫、热稳定性高的甲烷催化燃烧剂、改进流化床甲烷技术是甲烷研究的主要方向。
[关键词]：甲烷；催化燃烧剂；反应机理1甲烷催化燃烧工艺研究现状甲烷反应的一个重要工业应用是去除富氢气体(如合成氨和燃料电池)中的微量CO，但更有趣的应用是煤/生物质能气化成天然气的甲烷过程。
煤制天然气工艺一般包括煤气化、合成气转化、提纯和甲烷。
首先，煤气化使煤颗粒在高温下与蒸汽和氧气反应，得到粗制合成气。
主要成分包括H2、Co、CO2、H2O、CH4和少量碳氢化合物，包括S和Cl杂质。
其组分含量与气化工艺条件、反应器类型和气化剂密切相关；由于原油合成气中含有焦油、S/Cl等微量杂质，会破坏后续反应器的甲烷催化燃烧剂，需要气体净化装置进行处理；纯化后，通过水气变换反应将H2和CO的比例调整到3左右；进入甲烷反应单元和净化单元，得到甲烷(>95%)[1]。
2制备条件对甲烷催化燃烧剂添加剂性能的影响有研究数据表明，当活性成分含量较低时，共沉淀法得到的催化燃烧剂活性位点数会受到一定影响[2]。
这样，当低含量的镍被覆盖在载体中时，可以接触到的活性位点数量就会减少。
而浸渍法制备的低活性组分催化燃烧剂可以以单层或单层分散的形式存在，其表面存在许多活性点。
在实际的反应过程中，除上述两种方法外，采用研磨混合加载法的概率也较高。
这种方法是将氧化物和载体的活性成分一起研磨成粉末，搅拌混合均匀，挤压成条状，再制成催化燃烧剂。
在催化燃烧剂制备过程中，焙烧是一个不可忽视的重要操作步骤。
由于焙烧温度对活性组分与载体的相互作用有一定的影响，不同的焙烧温度会导致活性组分的降低和分散难度不同，从而影响催化燃烧剂的性能。
富氧燃烧技术研究现状及发展
中国是一个能源并不富裕的国家, 节能降耗至 关重要。为确立节能的战略地位, 我国已经把节约 资源提升到基本国策的高度, 并努力建设节约型社 会, 实现可持续发展。鉴于我国的现实情况, 燃料消 耗量较大, 因而迫切需要加强燃烧的理论研究, 提高 燃烧组织的技术水平。而提高热利用设备的燃烧效 率是至关重要的课题。
燃烧过程是空气中的氧参与燃料氧化并同时发出 光和热的过程。热传递一般通过辐射、传导和对流三 种方式传递。辐射换热是锅炉换热主要的方式之一, 按气体辐射特点, 只有三原子和多原子气体具有辐射 能力, 原子气体几乎无辐射能力。所以在常规空气助 燃的情况下, 无辐射能力的氮气所占比例很高, 因此烟 气的黑度很低, 影响了烟气对锅炉辐射换热面的传热。 富氧助燃技术因氮气量减少, 空气量及烟气量均显著 减少, 故火焰温度和黑度随着燃烧空气中氧气比例的 增加而显著提高, 进而提高火焰辐射强度和强化辐射 传热。从图 1能够看出, 随着氧浓度的增加, 理论火焰 温度的提升幅度逐渐减小, 但富氧浓度不宜过高, 一般 富氧浓度在 26% ~ 31% 时为最佳, 因为富氧浓度再高 时, 火焰温度增加较少, 而制氧投资等费用猛增, 综合 效益反而下降[ 1] 。
图 1 城市煤气理论火焰温度与氧浓度关 系图
1. 2 加快燃烧速度, 促进燃烧完全 燃料在空 气中和在纯氧中的燃烧速度相差甚
大, 如氢气在纯氧中的燃烧速度是在空气中的 4. 2 倍, 天然气则达到 10. 7倍左右。故用富氧空气助燃 后, 不仅使火焰变短, 提高燃烧强度, 加快燃烧速度, 获得较好的热传导, 同时由于温度提高了, 将有利于 燃烧反应完全。几种气体燃料在空气 ( 氧气体积百 分率为 21% ) 中和纯 氧中的燃烧速度 对比情况见 表 1 [ 2] 。
双碳背景下燃煤电站掺氨燃烧研究进展与展望
双碳背景下燃煤电站掺氨燃烧研究进展与展望目录一、内容概述 (2)1.1 背景介绍 (2)1.2 研究意义 (3)1.3 国内外研究现状综述 (4)二、燃煤电站掺氨燃烧的基本原理与技术路线 (6)2.1 掺氨燃烧的化学反应机理 (7)2.2 掺氨燃烧的关键技术参数 (8)2.3 掺氨燃烧的技术路线及发展趋势 (9)三、双碳目标下燃煤电站掺氨燃烧的减排效果与优势分析 (11)3.1 减排效果评估方法与指标体系 (12)3.2 掺氨燃烧在降低二氧化碳排放方面的作用 (13)3.3 掺氨燃烧在其他污染物减排方面的贡献 (15)3.4 综合效益分析 (16)四、燃煤电站掺氨燃烧的工程实践与应用案例 (17)4.1 国内外典型燃煤电站掺氨燃烧工程实践概述 (18)4.2 工程实践中的技术挑战与解决方案 (19)4.3 掺氨燃烧技术的经济性分析 (21)4.4 案例分析 (22)五、燃煤电站掺氨燃烧的优化控制策略与系统集成 (24)5.1 掺氨燃烧过程的优化控制策略 (25)5.2 系统集成与智能控制技术应用 (26)5.3 数据驱动的优化控制策略研究 (27)5.4 安全性与可靠性保障措施 (29)六、面临的挑战与未来发展方向 (30)6.1 技术研发方向 (32)6.2 政策引导与支持措施 (33)6.3 行业合作与交流机制建设 (34)6.4 长期可持续发展路径探索 (35)七、结论与展望 (36)7.1 研究成果总结 (37)7.2 对双碳背景下燃煤电站掺氨燃烧发展的展望 (39)一、内容概述随着全球气候变化问题日益严重，各国政府和国际组织纷纷提出了减少温室气体排放的目标。
作为主要的碳排放源之一，燃煤电站在实现低碳发展方面面临着巨大的挑战。
为了应对这一挑战，许多研究者开始关注燃煤电站掺氨燃烧技术的研究与应用。
本文将对双碳背景下燃煤电站掺氨燃烧技术的研究进展进行梳理，并对其未来发展趋势进行展望。
本文将回顾燃煤电站掺氨燃烧技术的发展历程，包括国内外相关研究的主要内容、技术路线以及取得的主要成果。
国外双碳政策梳理与技术现状研究(1)
国外双碳政策梳理与技术现状研究全球有多个国家都在进行钢铁领域减排二氧化碳技术开发的研究。
在反映各国国情的技术开发中，着力点和目标各有不同。
虽然大部分是巴黎协定之前提出的项目，但欧洲已将减排目标定为80%，并从长远的角度转向新的研发，也包括这些研究开发。
大致区分为高炉发展工艺，以及旨在再利用排放二氧化碳的CCU，利用可再生能源氢的氢能炼铁等未来系统。
采用CCU和无二氧化碳氢基炼铁的研发是最近开始的项目。
减碳技术主要围绕能源消耗减少，或者减碳这两个层面。
减碳技术按照目前钢铁行业的工艺流程，主要是短流程，氢能炼钢碳排放被捕集技术（包括CCS和CCUS）。
高炉长流程工艺路线直接排放温室气体，而电炉短流程工艺路线则间接排放温室气体，这主要取决于电炉使用的电力结构。
高炉长流程工艺路线减排就是钢铁工业减排的主要目标。
根据经济合作与发展组织的一项长期研究，到2050年，全球粗钢产量将增长30%-50%，而钢铁业界已经采取了行动。
欧盟传统钢铁生产是欧洲最大的二氧化碳排放来源之一。
目前欧洲大陆钢铁工业二氧化碳排放量约占欧盟二氧化碳总排放量的4%，占工业二氧化碳排放总量的22%。
消耗能源和碳的上游工序，如焦炭和铁的生产，约占90%。
大多数碳排放来自大约30家综合钢铁厂，这些工厂生产的钢铁几乎占到了欧洲钢铁总量的三分之二。
60%的欧盟钢铁企业采用高炉长流程生产，主要通过处理铁矿石以生产铁烧结矿或球团矿，然后将其与焦炭在高炉中还原以制造生铁，进而在转炉中炼钢。
其余的钢铁企业则主要采用电炉短流程工艺，在电炉中加热废钢而炼钢。
诸如干熄焦和优化球团矿配比等方法，以及高炉煤气余压透平发电装置等设备，可以减少高炉长流程工艺路线的碳排放。
利用天然气替代焦炭还可以显著减少高炉长流程工艺炼钢的二氧化碳，向高炉中注入氢气或氨气以部分替代煤粉也可以做到这一点。
不过，尽管其中许多措施已经成为整个行业的实践典范，但尚不能实现碳中和，这是因为它们不能完全消除炼钢过程中的碳。
气体燃烧产物自由基探测技术
气体燃烧产物自由基探测技术在化学领域中占据重要地位。
燃烧过程中产生的自由基是燃烧反应和能量转移的关键中间体，它们的浓度和分布情况对燃烧过程有着重要的影响。
研究气体燃烧产物的自由基探测技术不仅有助于加深对燃烧机制的理解，也有助于开发新型的清洁燃料和环保材料。
最常用的方法就是通过光谱学技术来进行探测和分析。
光谱学技术包括拉曼光谱、荧光光谱、赖曼光谱等方法。
这些方法不仅可以判断自由基的种类和浓度，还能够确定自由基的分布规律，以及作用机制和能级结构等信息。
此外，荧光探针分子法和激光诱导荧光法也是较为常见的自由基探测方法。
拉曼光谱技术是一种基于光散射原理的无损分析方法。
燃烧产物中自由基分子会特定地散射一些光线，通过对被散射的光谱进行研究，可以得到自由基分子的信息，进而对燃烧产物的化学反应进行研究。
这种方法不需要样品处理，对环境友好，适用于实际的燃烧场景。
荧光光谱技术是利用物质在激发状态下产生荧光的特性来探测自由基。
燃烧产物中的自由基分子经过激发后，会产生较为特殊的荧光，荧光的性质具有多样性，如发光强度，波长，寿命等，通过荧光的性质可以得到自由基分子的定量和定性信息。
赖曼光谱法是燃烧产物自由基分析中的一种新方法，它是通过扫描激光的谐振频率，使激光与自由基分子的振动能量达到共振，从而直接测量这些自由基分子的振动光谱。
该技术利用激光的高能量，能够在较高的分辨率下利用荧光光谱法无法解决的一些问题，如激光图像中明暗变换、精度、灵敏度等参数。
荧光探针分子法是一种通过分析荧光分子对自由基的敏感度来探测自由基浓度的方法。
这种方法在环境分析中具有广泛的应用，因为它可以容易地测量生物、水或大气中的自由基浓度。
荧光探针没有分解的问题，比其他自由基分析方法的灵敏度分析更普遍。
激光诱导荧光法是利用激光来激发荧光分子而产生荧光，进而探测自由基发光强度和浓度的一种方法。
该技术不仅可以直接测量自由基，还可以明确自由基与其他产物的反应和转化过程。
氢气内燃机的发展及应用现状
氢气内燃机的发展及应用现状【摘要】：文章介绍了氢气与天然气和汽油相比作为内燃机燃料的特点，氢气内燃机技术和应用的发展状况，以及现阶段存在的问题。
【关键词】：氢气内燃机；氢能燃料；液态储氢前言氢来源丰富，在自然界里，氢化合态很多。
可以说氢能源是一种取之不尽，用之不竭的清洁能源。
近年来，由于国际石油价格上涨，人们开始对氢气内燃机投入更多的热情。
世界上一些汽车公司也纷纷致力于氢气内燃机的研究。
1999年5月德国人建成了世界上第一座汽车加氢站。
我国第一座制氢加氢站已于2006年6月29日在北京市海淀区中关村永丰高新技术产业基地建成。
同年9月28日，上海首座固定加氢站在上海国际汽车城安亭奠基。
1. 氢气内燃机技术发展现状1.1 氢气作为车用内燃机燃料的特点氢燃料与天然气、汽油等相比具有以下优点：单位质量低热值高，约是汽油低热值的2.7倍；可燃混合气浓度范围很大，氢气易于实现稀薄燃烧；自然温度较高，利于提高压缩比；点火能量低，最小可以低到0.02mJ；燃烧速度快，氢的燃烧反应按链式反应机理进行，火焰传播速度快，是汽油的7.72倍，在发动机中燃烧时抗爆性比汽油好，可以采用较高的压缩比；在空气中的扩散系数很大，氢气的扩散系数是汽油的12倍，因此氢气比汽油更容易和空气混合形成均匀的混合气；有害排放物少，氢气燃烧的主要产物是水，不产生CO和HC，在稀燃状态下，NOx 的排放量可大大降低。
1.2 纯氢内燃机车用氢气内燃机目前主要有两种，往复活塞式和转子式。
1.2.1 往复活塞式氢气内燃机根据氢燃料喷射位置的不同，氢燃料内燃机可以分成缸外喷射式和缸内直喷式两种。
根据氢燃料物态的不同，氢燃料内燃机可以分成液氢喷射式和气态喷射式。
缸外喷射式结构简单，与传统的气体燃料内燃机结构相似。
目前，国际上推出的大部分氢燃料内燃机都属于这种形式。
由于氢气的密度极低，缸外喷射的氢气必然要占据很大的汽缸空间。
在理论混合比状态下，氢气占用约1/3的汽缸容积，而相同工况下，汽油只占用 1.7%的汽缸容积。
面向未来燃气轮机的先进燃烧技术综述
面向未来燃气轮机的先进燃烧技术综述山东固居建筑工程有限公司摘要：现如今，我国的经济在迅猛发展，社会在不断进步，为为满足日趋严格的环保法规和减少碳排放的需求求,燃气轮机的技术发展呈现出低排放放、高高参数数、多多燃料和宽工况灵活运行的趋势势.现现有的单一旋流贫预混燃烧技术已经不能适应这些新的变化化.因因此此,该该文挑选了１１０种有潜力的先进燃烧技术展开综述述,首首先简要介绍其原理和发展现状状,然后针对燃气轮机未来发展趋势势,从从技术成熟度度、污污染物排放等方面分析其应用前景和可行性性,并并提出下一步需要突破的技术瓶颈和关键问题题.在在此基础上上,提提出了一种评价方法法,分分析和比较各技术的综合性能和实施难易程度度,为为技术路线和攻关方向的筛选提供参考依据据关键词：未来燃气轮机;先进燃烧技术;综述引言燃气轮机从原来单一气／液燃料系统升级为双燃料系统后，燃料适用性得到了进一步拓宽。
目前，双燃料燃气轮机工程应用主要集中在海洋油气开发、车载能源电站、液化天然气（ＬＮＧ）船及原传统燃气轮机应用领域。
双燃料燃气轮机由于其良好的燃料适应性已成为未来燃气轮机主要发展方向。
燃料混合燃烧是燃气轮机双燃料燃烧室的独有特性。
由于气液２种燃料的差异，二者的反应速率也不同；采用双燃料燃烧时燃烧室性能的变化规律与仅使用单一燃料时有较大差异；研究混合燃烧条件下双燃料燃烧室性能的变化规律是进行燃烧室燃料在线切换的前提。
对沼气与天然气混合时燃烧室性能进行了数值模拟，并给出了详细的反应机理，用来描述混合燃烧条件下的化学反应机理；通过对某短环形燃烧室进行了氢气、裂解气与柴油燃料的混合燃烧研究，指出优化燃烧室头部结构、合理组织流场以及稳定回流区内当量比是保证燃烧室混烧性能的有效措施；则给出了双燃料燃烧室混合燃烧的基本原则，指出燃料混烧时要保证一定的天然气喷嘴压降以防止燃烧脉动，且液体燃料占比过小时会导致燃油路循环量过大而损坏油泵；对化学回热燃烧室进行了双燃料混合燃烧数值模拟，给出了裂解气与柴油混烧时的简化机理，并指出在低热值燃料燃烧时加入部分高热值燃料，可以提高火焰温度及火焰传播速度，从而提高燃烧效率；通过双燃料切换试验，指出混合燃烧及燃料切换时需重点关注燃烧室出口平均温度和动态压力值的变化情况；此外，也对燃气轮机双燃料燃烧室的燃烧特性进行了相关研究。
生物质燃气燃烧器技术研究进展分析陈晓堃
生物质燃气燃烧器技术研究进展分析陈晓堃发布时间：2021-07-19T16:52:54.743Z 来源：《基层建设》2021年第12期作者：陈晓堃[导读] 处于我国市场经济年度增收量稳步提升的时代背景中，为解决化石能源储备量日趋减少、东莞市卓高电子科技有限公司广东东莞 523000摘要：处于我国市场经济年度增收量稳步提升的时代背景中，为解决化石能源储备量日趋减少、自然生态环境污染逐步加剧等不良性社会问题，积极摸索出契合我国再生能源领域长远发展的科学开发路径、进一步强化能源燃烧综合效率将具有较强现实意义。
对此，领域工作人员应以燃气燃烧器技术的深度分析入手，通过生物质燃气的特点与净化工艺的精准把握，获知时下生物质燃气发展现况。
并结合“BCT-1”燃烧器及生物质燃气专用灶具的深入探究，深刻认知到典型生物质燃气燃烧器的功能性能，为我国生物质燃气领域日后健康、长足进步提供科学凭据。
关键词：生物质；燃气燃烧器技术；研究进展引言：“生物质燃气”简单来讲就是将农作物、林木的秸秆等废弃物作为基础性生物质原材料，在水蒸气及低氧、缺氧等载体介质、物理作用下，以高温降解为中间步骤，在完成热化学自然转化后得到的特殊性可燃性气体。
该类燃气作为前沿性清洁能源的一种，可在通过除焦、除尘等净化处理后实现燃烧，能够为多样设备装置提供充足的热能。
生物质燃气不仅可在农村地区炊事作业中多角度彰显积极性应用价值，还能够针对性取代传统化石燃料，应用于工业领域生产制造工作中。
可为化石能源在加热燃烧后衍生出的污染问题的高效解决拓展新思路，满足大众日常生活生产对空间环境、能源供给等方面的现实性需要。
1.燃气燃烧器技术浅析1.1燃气燃烧器技术发展进展国外首次研究、发展燃气燃烧器可追溯至百年前，现阶段，其产业发展体系健全，所配套使用的配件元件、装置安装规格、作业工序等细化内容均已形成统一性国际标准。
一些高性能、代表性的燃烧器实现了高达99%的平均燃烧效率，而CO排放量却仅为1.02×10-4mg/m3，甚至还包含几乎为0的排放烟气黑度。
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气体燃烧技术研究现状及进展3曹玉春,焦森林(郑州大学化工与能源学院热能与动力工程系,河南 郑州 450001)摘 要:近年来,随着西气东输工程的实施和环保要求的不断提高,气体燃料作为清洁能源广泛应用于电力、化工、冶金、建材等行业的工业炉(窑)。
为了不断提高提高气体燃料的燃烧效率,降低污染排放,近年来气体燃烧技术得到了快速发展。
本文从理论、设计、燃烧控制等不同研究角度,系统总结和分析近年来气体燃烧技术的最新研究进展,分析不同技术的主要技术优势及存在的问题,阐明将来主要发展方向,从而为将来新型气体燃烧技术的推广和应用提供理论和经验指导。
关键词:气体燃烧;高温空气燃烧;富氧燃烧;气体燃烧器The Research St a tus and D evelop m en t of Ga s Co m busti on Technolog i es3CAO Yu -chun,J I AO Sen -lin(Depart m ent of Ther mal Power Engineering,School of Che m ical and Energy Engineering,ZhengzhouUniversity,Henan Zhengzhou 450001,China )Abstract:I n recent years,as a clean energy,gases were widely used in electric power,chem ical industry,metallur 2gy,building materials industry and etc .,as the fuel for the industrial boilers or kilns .I n order t o increase the combusti on efficiency and decrease e m issi on of the pollutants,gas combusti on technol ogies got a rap id devel opment in recent years .An over revie w on the funda mentals,design,and combusti on contr ol of the gas combusti on technol ogy was p resented,t o 2gether with the analysis of the advantages and exiting p r oble m s,and als o with the devel opment tendency,which would contribute f or the future p r omoti on and app licati on on theory and ex perience .Key words:gas combusti on;H iT AC;oxy combusti on;gas burner3基金项目:河南省教育厅自然科学基金资助(项目编号:20074800060,2009A48004)。
作者简介:曹玉春(1973-)男,江苏盐城人,博士,讲师,主要从事燃烧及其污染方面的研究。
近年来,随着西气东输工程的实施和环保要求的不断提高,气体燃料作为清洁能源广泛应用于电力、化工、冶金、建材等行业的工业炉(窑)。
为了不断提高提高气体燃料的燃烧效率,降低污染排放,近年来气体燃烧技术得到了快速发展。
本文从理论、设计、燃烧控制等不同研究角度,系统总结和分析近年来气体燃烧技术的最新研究进展,分析不同技术的主要技术优势及存在的问题,阐明将来主要发展方向,从而为将来新型气体燃烧技术的推广和应用提供理论和经验指导。
1 高温空气燃烧技术高温空气燃烧(H iT AC )是20世纪80年代末至90年代初开发出的新一代燃烧技术。
该技术的基本思想是让燃料在高温低氧体积浓度气氛中燃烧,它包含两项基本技术措施。
一是采用蓄热式烟气余热回收装置,将烟气的温度预热到800℃以上,最大限度地回收高温烟气的显热,实现余热的极限回收。
二是控制燃烧区氧的浓度在15%～2%以内,达到燃烧过程NOX 的最低排放。
燃料在这种高温低氧气氛中,首先进行诸如裂解等重组过程,造成与传统燃烧过程完全不同的热力学条件,在与贫氧气体作延缓状燃烧下释出热能,不再存在传统燃烧过程中出现的局部高温高氧区。
这种燃烧方式,一方面使燃烧室内的温度整体升高且分布更趋均匀,使燃料消耗显著降低。
降低燃料消耗也就意味着减少了CO 2等温室气体的排放。
另一方面抑制了热力型氮氧化物(NO X )的生成。
高温空气燃烧技术具有高效节能、环保、低污染、燃烧稳定性好、燃烧区域大、燃料适应性广、便于燃烧控制、设备投资降低、炉(窑)寿命延长、操作方便等诸多优点。
但高温空气燃烧还存在诸如各热工参数间和设计结构间的定量关系,控制系统和调节系统的最优化,燃气质量和蓄热体之间的关系,蓄热体的寿命和蓄热式加热炉的寿命的提高等一些问题,有待进一步去探索。
如国内钢厂在应用H iT AC 技术时,主要把它作为一项节能技术来使用,但是在技术使用前的论证工作欠充分,引进后直接应用导致在投产后出现燃烧不完全、蓄热箱超温等问题,没有达到预期的节能目的,影响了该技术的效果,在今后H iT AC 的进一步推广中需要有整体规划,在改造前建立每座炉子改造的节能目标,并建立统一的考核验证体系,最大程度地发挥出该技术的节能和环保的作用[1]。
2 富氧燃烧技术燃料在空气中和在纯氧中的燃烧速度相差甚大,如氢气在纯氧中的燃烧速度是在空气中的4.2倍,天然气则高达10.7倍左右。
一般认为,助燃空气中的氧气含量大于21%所采取的燃烧技术,简称为富氧燃烧技术。
富氧助燃技术具有减少炉(窑)・31・2010年38卷第6期广州化工排烟的热损失、提高火焰温度、延长炉窑寿命、提高炉(窑)产量、缩小设备尺寸、清清生产、利于CO 2和S O 2的回收综合利用和封存等优点。
富氧燃烧技术分为整体增氧和局部增氧两大类,前者特点是整个助燃风均用富氧替代,因而相对而言其投资大、成本高;而后者是局部增氧技术和助燃技术两者的有机结合,其特点是用于各种窑炉的节能与环保。
富氧助燃技术在应用过程中关键因素之一是富氧空气的制取,这是国内外研究的主要课题。
目前,氧气制备主要有液化空气的精馏(深冷法)、使用各种吸附剂进行变压吸附(PS A 法)和利用气体对膜的渗透性能不同进行分离(膜法)等方法。
一般氧气浓度小于40%,富氧空气流量小于6000Nm 3/h,膜法更为经济;而PS A 法在中等氧浓度(60%～93%)和中小规模范围内较经济;深冷法则在高氧浓度和较大规模情况下使用[2]。
对于玻璃窑炉,通过向窑炉内引入富氧助燃可以有效地提高燃烧温度,从而强化传热。
由于玻璃窑炉内产品的熔解温度很高,窑炉内的换热主要是依靠辐射来完成的,富氧助燃提高了火焰温度,使得窑内辐射换热得到大大加强。
随助燃空气中氧浓度的增加,燃烧温度得以提高,产品在窑内吸收了更多热量,排出烟气带走的热量就减少,从而使利燃烧过程更加有效。
但富氧燃烧含氧量的增加导致温度的急剧升高,使NO X 增加,这是严重制约富氧燃烧技术进入更多领域的因素之一。
另外在工业炉(窑)上设计采用富氧空气助燃时,应该避免炉内温度场不均匀。
3 新型气体燃烧器作为气体燃烧关键设备的气体燃烧器,其性能直接影响到炉(窑)的燃烧效率及污染排放。
特别是最近几年来,随着全球范围内的能源消费上涨加速和人们对生活环境质量的要求不断提高,越来越多的学者关注燃烧器的性能研究和新型燃烧器的开发研究利用,从而期望通过研究开发更加先进的燃烧器来不断提高其燃烧性能和降低由于燃烧带来的污染物排放。
3.1 自激振荡涡核理论通过燃烧器的合理组织,燃料和氧化剂在燃烧室内充分混合、着火和燃烧,由此可见,燃料和氧化剂之间的流动混合特性对燃烧质量的好坏起关键性作用。
自激振荡涡核理论(P VC,p re 2cessing v ortex core )[3-4]是近年来气体燃烧方面提出的最新理论,其基本思想是通过主动或被动的控制方式来获得燃烧火焰的自动激励震荡而向前传播,这样一方面能够很好地控制火焰结构来满足不同工业燃烧装置的需要,另一方面能够大幅度降低燃烧污染物的排放,特别是NO X 的排放。
图1为自激振荡涡核理论的示意图。
图1 自激振荡涡核理论3.2 燃烧器结构设计一般情况下,对于气体非预混扩散燃烧,其燃烧器的喷口大多采用圆形。
扩散燃烧火焰结构主要取决于燃料流量和喷口直径。
近年来许多研究者考虑改变燃烧器出口形状来控制扩散火焰结构。
Quinn 等人[5]通过将三角形喷嘴和圆形喷嘴的射流流场对比发现,对于同样的流量,不规则形状喷嘴射流能明显提高射流流体的刚性,从而使射流流动混合加强,提高射流稳定性,这是一种极其简单的提高射流稳定性的措施。
M I 等[6]研究和对了9种不同结构的喷口射流流场特性,研究表明,非圆形结构喷口射流的湍流扰动强于普通等直圆形喷口射流,射流将卷吸更多边界气流,其中,等腰三角形结构的喷口中心速度降低得最快,说明射流扰动混合效果最强,射流过程湍流强度最强,射流刚性也最强。
图2 不同结构形状的同轴射流燃烧器为了提高扩散火焰的燃烧性能,增强和控制火焰刚性,在一定程度上降低污染排放,很多气体燃烧器都采用同轴射流的结构形式,图2为不同开口形式的同轴扩散火焰燃烧器的结构形式[7]。
美国劳伦斯国家重点实验室开发了弱旋流的超低NO X 排放的气体燃烧器,通过一定的侧板倾斜旋转结构设计,达到改变空气和燃料的混合结构,从而改变燃烧火焰结构而达到降低NO X 排放的目的,如图3所示[8]。
研究表明,一定强度的旋流能够在燃烧器喷口处形成中心・41・广州化工2010年38卷第6期环形回流区,促进混合,进而减少污染物排放和稳定燃烧的特点。
Philli p s 等[9]把旋流结构引入普通同轴射流燃烧器中,如图4所示,在同流空气环向管内加装了导引叶片,通过改变导引叶片与中心轴的倾角来得到不同旋流强度。
试验研究表明,不同的旋流强度混合条件下,火焰呈现不同结构特性,适当的旋流条件下,不但能够增加混合,形成特定的火焰结构,从而火焰稳定性和燃烧性能提高。
3.3 燃烧器控制作为一种新颖的控制火焰方法,部分学者采用在燃烧器射流出口安装电动振动片来获得强化射流出口流体混合,从而一定程度上提高燃烧性能[10-11]。
Ki m 等人[12]的研究表明处于共振频率的声学励激对于非预混火焰出口处的流体有很好的强化混合效果。