燃烧科学与技术 /rs/oa 基于 Ca-Cu Looping 的燃烧后碳捕集系统的过程模拟和 分析 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201804020 新发展的基于 CaO/CaCO3-CuO/Cu 颗粒体系的钙-铜循环(Ca-Cu looping)利用 CuO 与燃料的放热反应来提供 CaCO3 煅烧所需的热量,有望降低碳捕集成本和能耗.通过组织颗粒的循环方式,可以获得 3 种钙-铜循环模式:碳酸化-煅烧/还原-氧化-碳酸化、碳酸化-氧化-煅烧/还原-碳酸化、碳酸化/氧化-煅烧/还原-碳酸化/氧化.本文利用流程模拟软件 Aspen Plus 对 3 种钙-铜循环燃烧后碳捕集系统进行过程模拟、参数优化和 分析,并与常规的钙循环系统进行比较.发现碳酸化-氧化-煅烧/还原-碳酸化循环的碳酸化转化率最高,达到 81.44%;钙-铜循环中煅烧反应器运行在常压、820 ℃,钙循环中煅烧反应器运行在常压、840 ℃时,可实现完全转化;钙循环对燃料和空气的需求量均低于钙-铜循环;对于钙-铜循环,3 种循环模式所需铜钙比(Cu/Ca 摩尔比)为 5.13~5.19,比值相近. 分析结果显示, 损最大处发生在煅烧反应器中,基于碳酸化-氧化-煅烧/还原-碳酸化的钙-铜循环系统的 效率最高,可达 65.04%,与常规钙循环系统相比, 效率提高了约 30%. 2019年02月15 00:00 2019年01 1 010 1384524 王小雨,赵海波 小尺度燃烧器壁面热性能对火焰稳定性的影响 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201809019 从调整小型燃烧器壁面热性能的角度出发,对改善其稳燃性能进行了研究,共进行了两个实验.第 1 个实验采用多孔介质燃烧技术,比较研究了不同导热率的壁面材料(硅与石英)对燃烧器稳燃性的影响.结果发现,尽管两种材料燃烧器有着相同的低速极限,但是高导热率的硅燃烧器比石英燃烧器有着更大的高速极限,使火焰能够稳定在多孔介质材料上而不被吹出.第 2 个实验探索了各向异性材料热解石墨燃烧器的性能,作为对比,对各向同性的不锈钢 316 常规材料燃烧器也进行了研究.由于壁面被增强的流向导热及被减弱的法向热损失,热解石墨与各向同性的不锈钢相比,稳燃极限扩大,有着更大的稳燃区间. 2019年02月15 00:00 2019年01 11 015 889696 康 鑫 1, 2,邓友程 2,范爱武 3 多缸重型柴油机的预混低温燃烧 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201809016 在一台匹配有两级增压和复合EGR系统的电控高压共轨柴油机上,研究了喷油定时和EGR率对部分负荷预混低温燃烧影响的试验研究.研究结果表明,当采用大比例EGR时,早喷和晚喷情况下均能有效延长滞燃期,获得极低的NOx和碳烟排放,并消除soot-bump区域.早喷比晚喷能够获得更佳的燃烧效率和更低的燃油消耗率,早喷需要高比例EGR率以实现燃烧相位(CA50)的合理控制,但受到了复合EGR最大循环能力的限制.随着发动机平均有效压力从0.3MPa提升到0.5MPa,碳烟排放至少升高了一个数量级,碳烟排放控制成为高效清洁燃烧的主要制约因素,同时还受到压力升高率和氧/燃当量比的限制.在不同负荷下采用适当的早喷定时既能避免燃烧控制对超高EGR率的依赖,又能取得合理的CA50相位、燃烧效率和氧/燃当量比,具有实现部分负荷超低排放和保持较高热效率的潜力. 2019年02月15 00:00 2019年01 16 023 1862126 李临蓬,毛 斌,刘海峰,郑尊清,尧命发 高压共轨柴油机高海拔增压匹配的试验研究 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201805011 基于柴油机高海拔模拟试验系统,对高压共轨柴油机不同海拔动力性和经济性、压气机特性、压气机与柴油机联合运行线进行了研究.结果表明:随着海拔的升高,涡轮膨胀比及膨胀功均降低,压气机压比及效率逐渐下降,增压迟滞更加明显;废气放气阀开启时刻对应的柴油机转速升高,柴油机动力性及经济性下降.相同海拔下,压气机压比及效率在柴油机中低转速下随转速增加较快,在高转速时变化趋于平缓.此外,在海拔0~5500m,压气机与柴油机匹配良好,柴油机最大转矩工况点均位于压气机最高效率区. 2019年02月15 00:00 2019年01 24 030 1235931 董素荣 1,刘卓学 2,刘瑞林 1,刘泽坤 3,任 露 2 湍流条件下高当量比合成气着火实验研究 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201804030 为了研究高当量比合成气着火极限条件下初始湍流环境对火焰初始发展阶段的影响规律,在湍流定容燃烧实验装置中开展了常温、常压条件下 50%CO/50%H2 合成气相关湍流燃烧实验,并研究了火焰等效半径和火焰传播速度变化的规律及影响因素.研究结果表明:在本文实验条件下层流环境中,火焰传播速度呈现先减小后增加的趋势,并且随着当量比的增加而逐渐减小,合成气着火极限当量比为 5.8;在高当量比混合气条件下,初始湍流强度的增加可以拓宽可燃混合气的着火极限;在高当量比着火极限条件下,火焰等效半径随着湍流强度增大而增加,火焰传播速度随着湍流强度的增加而增大,同一湍流强度环境中,火焰传播速度总体呈现出先减小后增大的趋势 2019年02月15 00:00 2019年01 31 036 801723 李 雷,李国岫,李洪萌,姜延欢 超临界热电联产锅炉结焦机理分析与工程调整措施 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201804029 为解决 350 MW 超临界锅炉严重结焦问题,现场采集典型焦块样品,发现其断面有明显分层现象;利用SEM-EDS(扫描电镜及能谱分析)对高温侧与低温侧进行了微观形貌与元素组成测试,确认两层焦块成分存在差异;结合煤灰成分分析与结渣性判别指标计算,得出实际燃用煤种灰熔点较低、结焦性强烈.综合分析认为,煤质恶劣、炉温过高是锅炉燃烧器区域水冷壁严重结焦的主要原因.通过采取增加吹灰频率、优化二次风配风、降低一次风量、调整煤粉细度及控制氧量等措施,大幅削弱炉内燃烧强度,降低炉膛温度,调整燃烧气氛,抑制焦块生成,使得冷灰斗处掉焦量显著减少,熔融状大焦基本消除,锅炉运行安全平稳.燃烧调整取得了较好的效果,相关经验可供同类机组参考. 2019年02月15 00:00 2019年01 37 044 1649179 王 林 1,王红雨 1,韩 瑞 2,张亚夫 1,高景辉 1,孟颖琪 1 掺钾硅酸锂吸附强化乙醇水蒸气重整制氢 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201809017 针对吸附强化乙醇水蒸气重整(SE-SRE)制氢技术,通过热力学分析和制氢实验,研究了硅酸锂加入乙醇重整的效果,并结合多种表征手段分析了掺杂 K 对硅酸锂的影响,进一步用实验方法探究了多种工艺条件对以掺钾硅酸锂为吸附剂的 SE-SRE 系统的影响及该系统的循环稳定性.结果表明,硅酸锂加入乙醇重整提高了氢气产率,适量掺钾能改善硅酸锂的结晶度和孔隙特性,提升其吸附性能.SE-SRE 系统的最佳工艺条件是:温度为 525 ℃,空速为 0.9 mL/(g·h),水醇体积比为 8∶1,催化剂与吸附剂配比为 1∶3,经过 10 次循环后 SE-SRE系统仍能保持较高的二氧化碳吸附活性和氢气产率. 2019年02月15 00:00 2019年01 45 051 857874 余 阳,郭 欣,刘 亮 PFI/DI喷射对米勒循环汽油机燃烧特性的影响 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201804027 为削弱泵气损失大、压缩比和工质比热容低等问题对汽油机常用部分负荷热效率的制约作用,基于配备进气道喷射(port fuel injection,PFI)和缸内直喷(direct injection,DI)双喷系统的高压缩比米勒循环汽油机,系统探究了进气门早关策略对汽油机部分负荷热效率的影响规律.研究表明,应用米勒循环可有效调控歧管压力和泵气损失,通过综合优化气门相位、点火策略和节气门开度,相较于原机在 2000 r/min,平均指示有效压力(IMEP)0.36 MPa 工况指示热效率由 32.4%提升至 36.4%.针对高压缩比米勒循环小负荷燃烧稳定性恶化问题,提出采用分层火焰引燃(stratified flame ignition,SFI)混合燃烧技术实现对燃烧放热过程的优化控制.研究表明,SFI 燃烧可有效提高燃烧稳定性,平均指示有效压力的循环变动 COVIMEP 降幅达 64.9%.而后期自燃的参与使得放热更为集中迅速,指示热效率由纯米勒循环下的 36.4%提升至 37.8%. 2019年02月15 00:00 2019年01 52 059 1051765 杨志伟 1,谢 辉 1,陈 韬 1,吴中浪 1,赵 华 1, 2 基于甲烷催化部分氧化的 SOFC 性能研究 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201804021 基于固体氧化物燃料电池的热电联供系统可以实现能源的梯级利用,实现较高的效率,降低污染排放,具有很好的发展前景.针对该系统中传统重整器存在的高能耗等问题,对新型重整方式催化部分氧化进行了研究.本文首先研究了催化剂为 0.5%Rh/Al2O3,以甲烷为燃料时 CPOX 的性能变化规律.通过调节控制温度、体积空速和入口气 C/O 比,研究了不同工况下 CH4 转化率、H2 选择性、CO 选择性和甲烷重整效率的变化规律,对工况进行优化.在优化工况下,即温度 800 ℃、体积空速 200 min-1、C/O 摩尔比为 1.0 时,实现了催化部分氧化与微管式固体氧化燃料电池四管电堆的直接耦合,并对电池性能进行测试,结果表明,最大功率可达到纯氢燃料的87.8%. 2019年02月15 00:00 2019年01 60 065 1162445 龚思琦,曾洪瑜,史翊翔,蔡宁生 非均匀入流部分预混射流火焰的大涡模拟 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201805009 针对部分预混火焰的大涡模拟(LES)问题,通过采用基于反应-扩散流形(REDIM)方法和假定滤波概率密度函数(PFDF)构造的 REDIM-PFDF 亚网格燃烧模型,对悉尼大学及 Sandia 实验室联合测量的非均匀射流部分预混火焰(FJ200-5GP-Lr75-57)进行了大涡模拟研究.随后对该状态的火焰及流场结构进行了分析,并将计算结果与实验数据进行对比,研究表明,在所研究的部分预混火焰工况下,大涡模拟预测得到的温度、CO2、CO 等组分与实验值吻合良好.这也进一步验证了 REDIM-PFDF 模型在计算部分预混燃烧方面的能力. 2019年02月15 00:00 2019年01 66 072 1297412 李伟超 1,王 平 2,侯天增 1,余 倩 1,陈明敏 3,曾海翔 1 正庚烷/正丁醇扩散火焰中碳烟微观结构的演变 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201804004 基于层流扩散火焰研究了碳烟颗粒的形貌和纳米结构的演变过程.研究的燃料包括正庚烷、正丁醇以及二者的等体积混合物(H50B50).采用热泳探针法采样并使用透射电子显微镜 TEM 进行样本观测.总体来说,正丁醇火焰中产生的碳烟颗粒尺寸最小,数量也最少,其次是 H50B50 和正庚烷火焰;在碳烟发展过程中积聚颗粒的分形维数呈现单调递增的趋势.在碳烟生长阶段,微晶长度和曲率会减小,层间距会增大;随后,碳烟石墨化程度增大,微晶长度增大,微晶曲率和层间距减小;在碳烟发展后期,外层大量微晶被氧化,微晶曲率会增大.另外,正丁醇火焰尖端中成熟的碳烟具有最大的微晶长度和曲率以及最小的层间距. 2019年02月15 00:00 2019年01 73 082 3137449 李中秋,成晓北,邱 亮,李 英,吴 辉 纳米铁粉/碳纳米管的光点燃特性 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201804022 为了研究碳纳米管与纳米铁粉复合材料的光点火燃烧特性,首先用普通物理混合的方式在纳米铁粉中添加不同质量含量的碳纳米管制备了复合材料,利用普通闪光灯对材料进行曝光,然后利用高速摄像机研究闪光点火瞬间的燃烧现象,发现材料被点燃发出明亮的红光并产生白烟.通过分析燃烧过程中火焰传播的方式,发现材料的着火点出现在样品边缘,火焰由外向内进行扩散.利用双色法测量了纳米铁粉及其复合材料燃烧时温度场的分布,发现添加碳纳米管能够提高平均燃烧温度,改变碳纳米管的含量对温度场的影响不大.最后利用微观检测手段分析燃烧后的产物,发现纳米铁粉熔融成片状的三氧化二铁. 2019年02月15 00:00 2019年01 83 087 928573 刘彦雄,刘冠楠,刘 冬 高温条件下 N2O 分解转换对 NO 生成的影响 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201804039 根据 50 kW 下行燃烧炉中燃烧过程中的 NO 和 N2O 生成及还原规律,采用高温固定床模拟了空气分级燃烧过程的还原及燃尽阶段的气氛对 N2O 高温分解及对 NO 生成影响的实验,测量了多种气氛模拟工况下的N2O 高温分解等特性,得到了 N2O 高温分解及对 NO 生成转化的影响规律.实验结果显示,在 CO+O2+平衡气的气氛条件下,N2O 分解生成大量 NO,有别于传统的N2O 分解理论.利用基于 MB89 机理的化学动力学模拟方法模拟了对应气氛下 N2O 分解规律及产物特性,分析 N2O 分解生成 NO 的基元反应.根据模拟结果发现,生成的大量 NO 一是来源于 CO 燃烧产生大量的 O 自由基与 N2O 反应的产物,二是 N2O 逆向生成的 NCO 进一步分解成 NO. 2019年02月15 00:00 2019年01 88 094 1098638 沈平虹 1,范卫东 1,吴晓峰 1,王 勇 2, 3,陈 灿 2, 3