研究目标

  • 高压富氧燃烧

    • 开展碳氢燃料的高温高压富氧燃烧实验,研究燃烧的详细反应机理与简化机理,极端条件下的高压富氧燃烧、湍流掺混、燃烧反应与辐射传热特性,研发用于先进空天推进的高性能发动机。

  • 燃料洁净燃烧
    • 开展煤粉与生物质等的低污染燃烧、低热值煤气催化及等离子体强化燃烧实验,研究氯与碱金属影响污染物生成特性、高效催化与等离子体强化燃烧机制,研发低污染排放的清洁燃烧技术。
  • 余热高效利用
    • 开展新型热力循环与强化传热的理论分析与实验,研究复杂冶金热源特性(间歇性、多尘性、爆炸性、腐蚀性、多源性等)对于余热利用的影响,研发冶金余热高效利用技术并推广应用。

     

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内容

“便携式燃气脉冲清灰系统的开发及应用”研究进展

垃圾焚烧法是目前国内外处理城市垃圾的有效方法之一。我国城市垃圾具有热值低、水分高、成分复杂、富含氯和碱金属等特点,因此在焚烧过程中易产生高强度的粘结性飞灰。这些飞灰沉积于锅炉水冷壁和换热器上,容易造成锅炉设备的热效率降低,堵塞烟气通道,甚至造成锅炉水冷壁受热不均匀而引起爆管的恶果。显然锅炉积灰若不及时有效清除,将严重影响锅炉的安全与经济运行。

传统固定式燃气脉冲清灰技术是利用可燃气体和空气混合后以适当方式形成的冲击波和高速射流,从固定喷口喷射到锅炉的换热设备表面上,使得锅炉受热面上的积灰发生破碎而逐渐脱落,从而达到清灰目的。但是,固定式燃气脉冲清灰系统体积庞大,吹灰方案设计因炉型和积灰类型不同而异,通用性、适用性不高。

2014年3月,力学所高效洁净燃烧与余热利用科研团队针对传统固定式燃气脉冲清灰系统的上述缺点,确定了“便携式燃气脉冲清灰系统”的技术方案。该系统核心技术方案由控制主机、水冷喷枪和耐热燃气装置组成。小巧的水冷喷枪可以在不停炉条件下灵活穿越锅炉烟道清灰孔伸向烟道中的积灰层附近,系统产生的爆燃压力波以脉冲的方式形成高速射流达到清灰目的。该研究工作经历了垃圾焚烧厂现场调研、清灰试验台的设计及建设、耐热燃气装置的研发、清灰系统原理性试验、样机初步设计等五个阶段,先后攻克了“高效爆燃装置非定常燃烧控制系统的建立”、“耐压强度高、耐温性能好的燃气装置设计与制造”,“集成燃气与氧气混合、水雾喷淋冷却、防止回火等多项功能的水冷喷枪研发”等技术难题,实现清灰系统的快速充气、稳定点火,产生的爆燃压力波能够顺利清除垃圾焚烧余热锅炉受热面的积灰、保证锅炉稳定高效出力。该系统弥补传统固定式清灰系统通用性、适用性不高之不足,具有操作简便灵活、设备投资少、清灰成本低、清灰效果好等优点,其核心部件的可靠性、耐久性及安全性达到国内先进水平。

经过一年的不懈努力,“便携式燃气脉冲清灰系统”样机于今年4月份成功试运行,目前已在上海老港再生能源利用中心、上海金山永久生活垃圾综合处理厂、南京市江北静脉产业园生活垃圾焚烧发电厂、漳州蒲姜岭生活垃圾焚烧厂、威海市生活垃圾焚烧厂、成都洛带城市生活垃圾焚烧厂以及合肥生活垃圾焚烧发电厂等国内7家垃圾焚烧厂顺利开展现场清灰工作。实证结果表明,锅炉出口排烟温度可降低20℃以上,引风机转速和电流也明显降低,经济效益明显,应用前景广泛。该项目已于2015年11月结题验收。

 

 

研究员

博士生导师

中国科学院力学研究所,高温气体动力学国家重点实验室,高效洁净燃烧课题组

 

    课题组长:魏小林

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