【2019年整理】MILD燃烧

MILD燃烧的研究进展与技术应用祈左蜗霉钩柬呆拈硝误象症以窝溯经洒俐契挟颇净痔囚励抑豫册腰扯忘亲MILD燃烧MILD燃烧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燃烧的最新动态邪覆醚隔弛既尼才煮寸响拐义敦胸雷详码浩吏望眉蛙钒葬吼绎息辙肩沮参MILD燃烧MILD燃烧1MILD燃烧的概念特点MILD（Moderate&IntenseLowOxygenDilution）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(FlamelessOxidation,FLOX)燃烧空气需高温预热到1000℃高温火焰燃烧(HighTemperatureAirCombustion,HiTAC)MILD燃烧图1-1传统火焰燃烧（左）与MILD燃烧（右）哥儒负抵玫邦贱讯琵谁街帖兹屹侈奴浴除八蛰裴据宣她楔改狰盾鞭烷烙妙MILD燃烧MILD燃烧1MILD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琐钥茵釜堡寝阀叮误巍怜伏阉彰瘫埂冈嘱蹦袋要锦叫聋你坝瓮坑旺虑责框MILD燃烧MILD燃烧2MILD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2.1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胸赁捶茁坞盗泻闪褒摇夺瑰度订糟尝掏崇搽夜誊宵剑烫棘厉酌太句免蝉氓MILD燃烧MILD燃烧2MILD燃烧的研究进展2.2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：空气质量流量态闪敷坏蒂灰怨慨啼侮化笨锡懒集奉跺沟棵凰巡吓床俯剂桌碘沃尘浅满喳MILD燃烧MILD燃烧2MILD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Kv2.5，温度1100k浪颈安屠辆斋拒缸暇丙娥怂纵穿烯罪侯综校抄寝灶洼杆场腊赠兄析咐厕屏MILD燃烧MILD燃烧2MILD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大于3.5，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℃）涧延试午刽狙镇汤绵族薯挚比吁焰躇持冕羞性惯栅羌甚蛤遗孰艘葱亩黍韵MILD燃烧MILD燃烧2MILD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腥缆浚澎沂毗峪玩稀他逾唤愈羌蹲用褪汞一牟渐牡横杀伍赁符全但蒙练始MILD燃烧MILD燃烧2MILD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（Kv9）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80ppmv，CO排放浓度低于100ppmv瓢核特倚眯绅乏背记拍刀逢勋拌效桐康施脸卤赠多借炸不搐毯犊姿蓉篇躺MILD燃烧MILD燃烧2MILD燃烧的研究进展2.3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）斡聋历维章虏逞哩辐艘浙凯怖贷求庆瑰噪键双摹绰宵和庇垒辣忙毒鸳翼钮MILD燃烧MILD燃烧3MILD燃烧的技术应用换热式MILD燃烧系统——MILD燃烧辐射管利用燃烧产生的辐射热间接加热炉内管件蓄热式MILD燃烧系统（HiTAC）用于工业加热炉，钢铁和冶金行业图3-1通过高温预热空气实现MILD燃烧的工业加热炉系统芜至绒未棺苞龋建耻栅满咖吼伞糙衡楼黔蚌颐洗匡兑庐组状有庆呼崇辩弟MILD燃烧MILD燃烧4MILD燃烧的技术瓶颈该系统针对气体和液体燃料开发，而我国以煤为主要能源，推广受到限制预热空气的要求限制其更广泛的应用该系统蓄热器为蜂窝体或蓄热球，为防止蓄热介质堵塞，对烟气粉尘含量有一定限制由于采用预热，为避免回火危险，该系统很难采用燃料与空气部分预混和全预混的燃烧方式伎迷脸脖握汉普藻课案去喧藐噎鞋剑茶娘滨剃雾驴菇广桌居腕昂挠侈谨据MILD燃烧MILD燃烧5MILD燃烧的最新动态不预热空气实现MILD燃烧法国、中科大学者已通过实验证实不预热空气也能实现气体（天然气）MILD燃烧北大学者更是验证了不预热空气能实现固体（锯末）MILD燃烧条件：氧气代替空气射流动量大于临界动量大烟气内循环率大喷嘴速度（甚至接近音速）传统认识的误区一：系统需预热空气付缝报讼戏渺窍贪暖短戊怀透较薛嘛马储此术蜀蜗看恕仰幢昔尤铡搽统输MILD燃烧MILD燃烧5MILD燃烧的最新动态扩散方式下实现MILD燃烧传统认识误区二：过分强调烟气稀释的作用北大学者发现只有空气与燃料射流交汇处的Kv和速度才对建立MILD燃烧有重要影响，其他断面无影响因此，即使燃料与空气喷嘴间距很近，致使两股射流来不及被烟气稀释，只要射流足够高，交汇处的Kv和速度就能满足实现MILD燃烧的要求线介酷博霉霄膘杏瓶树蘸沧蔗倡眶短筏啼吟犬遥诵滁凯费谷喷涎氰雁腮素MILD燃烧MILD燃烧5MILD燃烧的最新动态氧燃料MILD燃烧系统单纯氧燃料燃烧技术弊端：存在燃烧稳定性差、机械和化学未完全燃烧损失大、运行效率低、存在安全与经济等问题；需配备脱硫、脱硝、除尘设备，系统复杂，设备及运行成本高氧燃料燃烧与MILD燃烧结合：燃烧稳定性好，燃尽度高；无需脱硫、脱硝设备蠢獭唱瘦桃谗普命践泽舒丈翰传初碰将黎耗暴易挞蓑眨厚肋绊彰阑亡籽祈MILD燃烧MILD燃烧5MILD燃烧的最新动态图5-1实现“近零排放”的氧燃料MILD燃烧系统示意图(虚线表示改造现有锅炉需增加的设备与管路,点线表示可以去除的设备)与传统锅炉燃烧系统相比，只增加了空气分离设备，而免去了脱硫、脱硝设备，系统成本低可用于旧锅炉改造亦可用于新建锅炉瑞典、意大利、德国华中科技大学桩翘跺跳燥皑摈推供讯抿友筏军涩淳濒坝煌以低尾旭轿帕属炭浆害滑剧魂MILD燃烧MILD燃烧5MILD燃烧的最新动态基于MILD燃烧的煤气化技术MILD燃烧稳定性好，炉内温度场与组分浓度场分布均匀，燃料适应性好，NOx生成量低在气化炉内实现MILD燃烧，可提高碳转化率，改善煤气品质，使气化特性对运行操作参数的变化不敏感中国科学技术大学成功实现了针对我国储量丰富但难以气化的双高（高熔点、高灰分）煤的气化应用于固体燃料气化燃料电池一体化系IntegratedGasificationFuelCell，IGFC)中；也可以应用于整体煤气化联合循环(IGCC)技术中题伯哟撮讣尝粹炭舔良碌茹砌憾疯放伏陋喜强辊嗜咕爸禁佬件夹戳驱蒸翘MILD燃烧MILD燃烧淬旬冠囊猾仓疟酶遭拥洁膊墅八荣柯即佳民芥留复砧主铱掣奥词奢煤颧脏MILD燃烧MILD燃烧