mild燃烧.pptx

MILD燃烧的研究进展与技术应用
MILD燃烧的概念特点
MILD燃烧的研究进展
MILD燃烧的技术应用
MILD燃烧的技术瓶颈
MILD燃烧的最新动态
1 MILD燃烧的概念特点
MILD(Moderate & Intense Low Oxygen Dilution)燃烧是低氧稀释条件下的一种温和燃烧模式
炉膛透亮
无局部高温火焰
无焰燃烧/
无焰氧化(Flameless Oxidation, FLOX)
燃烧空气需高温预热到1000℃
高温火焰燃烧
(High Temperature bustion, HiTAC)
MILD燃烧
图1-1 传统火焰燃烧(左)与MILD燃烧(右)
1 MILD燃烧的概念特点
MILD燃烧是一种容积燃烧或弥散燃烧,其特征:
反应速率低
局部释热少
热流分布均匀
燃烧峰值温度低
噪音极低
NOx(80ppm)和CO等污染物生成量极低
炉膛整体温度提高,辐射换热增强
NOx减排70%
热利用率提高30%
无局部高温区,峰值温度低
热力型NOx只有在超过1500℃时才会大量生成
炉内温度场更均匀,降低了炉内燃烧与传热的不可逆损失;
炉膛体积更小,炉内平均温度更高,提高了辐射传热效率
2 MILD燃烧的研究进展
20世纪90年代,德国、日本最先展开研究
随后,瑞典、意、荷、法、澳、美、中相继跟进
共识
主要方式:高温预热空气并配合高速射流
技术关键:卷吸高温烟气并稀释空气射流
重要条件:射流混合区以后炉内任何位置氧浓度低于5-10%且温度高于燃料自然点,这需要炉内高温烟气强烈内部循环稀释反应物来实现
实现指标:提高热效率30%以上,降低NOx排放70%以上
空气预热到1600K,射流速度提高到90m/s
2 MILD燃烧的研究进展
影响因素
烟气内部循环率(Kv)和炉温
图2-1 燃料与空气射流演化及其被烟气稀释过程的示意图
Kv = ME /(MF + MA)
ME:被燃烧射流卷吸的内部循环烟气(CO2, N2 和H2O)的质量流量
MF:入射燃料质量流量
MA:空气质量流量
2 MILD燃烧的研究进展
图2-2 甲烷扩散燃烧方式下Kv 与温度的关系
Wünning 父子通过实验得到了甲烷在扩散燃烧方式下Kv 与温度的关系
实现MILD燃烧的基本要求是Kv> ,温度>1100k
2 MILD燃烧的研究进展
Cavigiolo 等人发现
以甲烷为燃料时实现MILD 燃烧需Kv 大于4 且炉温高于800~850℃;
以乙烷为燃料时实现MILD 燃烧需Kv ,炉温高于600~650℃
Effuggi 等人和Derudi 等人发现
以生物质气体为燃料时实现MILD燃烧需满足高烟气卷吸率(大于5)和高炉温(高于800℃)
2 MILD燃烧的研究进展
反应物稀释
Dally 等人发现
增加对氧化剂的稀释能增大火焰体积,降低反应强度
Medwell等人发现
MILD燃烧发生的区域,OH 组分的质量分数比传统燃烧的低且分布更广
2 MILD燃烧的研究进展
燃料
Derudi、Parente、Galletti等人分别对含氢燃料的MILD燃烧作了研究,发现随着氢含量的升高,需要大初始速度(>70m/s)和高烟气循环率(Kv>9)才能实现MILD燃烧
荷兰国际火焰研究基金(IFRF)和清华大学的张海等通过实验确认了煤粉能实现MILD燃烧,且张等发现燃烧无烟煤时,NOx的排放浓度比一般的低NOx燃烧器低50%
Bassam等人发现适当降低停留时间,生物质锯末在较高的射流动量(>80m/s)条件下也能实现MILD燃烧,且NOx排放浓度低于80 ppmv,CO排放浓度低于100ppmv
2 MILD燃烧的研究进展
我国情况
接近或达到国际先进水平
清华、北大、华科、北科、中科大、同济、中南
率先进行了煤粉MILD 燃烧的尝试
(清华大学张海)
率先进行了无需预热实现MILD 燃烧的系统研究(北京大学米建春)
率先实现了反应物预混的MILD 燃烧
(北京大学米建春)
已开始MILD 燃烧在煤气化中应用的研究
(中国科学技术大学林其钊)
已着手氧燃料MILD 燃烧的研究
(华中科技大学)