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米建春课题组的研究成果在《燃烧与火焰》等国际杂志上发表

2013-06-18

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近日,米建春">米建春引导的博士生李鹏飞的论文《气体燃料在实验室规模炉膛中的MILD氧燃烧特性》(“MILD oxy-combustion of gaseous fuels in a laboratory-scale furnace”)在国际燃烧领域顶级期刊《燃烧与火焰》(Combustion and Flame)上发表(http://www.science direct.com/science/article/pii/S0010218013000394)。 

该论文先容了课题组在气体燃料MILD氧燃烧上的最新研究成果。通过对多种气体燃料(如天然气、液化石油气和乙烯)在多种氧化剂氛围(如空气助燃、纯氧气或氧气与二氧化碳混合物助燃)下无焰燃烧的实验研究,文章提出了初始二氧化碳浓度、当量比、燃烧器配置、燃料类型和氧化剂类型对无焰燃烧的重要影响,还特别结合计算流体力学模拟,弄清了MILD燃烧状态下的氮氧化物的生成机理,被四位评审人一致确认为是具有突破性的创新性研究成果。 

此外,在MILD燃烧的基础研究方面,米建春">米建春引导的博士生王飞飞的论文《热拌同流射流火焰的燃烧分区》(“Combustion regimes of a jet diffusion flame in hot coflow”)近日也在美国化学协会(ACS)旗下的杂志《能源与燃料》(Energy and fuels)上发表(http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ef400500w)。该论文详细先容了有关气体燃料MILD燃烧基础的最新研究成果。基于多种碳氢燃料在不同氧浓度高温环流下的扩散火焰,提出了利用初始条件(如氧浓度、温度等)划分传统燃烧和MILD燃烧的区域,发现在任何氧浓度下都能实现MILD燃烧的条件,从而突破了只有在极度低氧稀释条件下才能实现MILD燃烧的旧观念。 

这两篇论文都是米建春">米建春课题组在富氧燃烧技术方面的探索。基于碳捕集与埋存的富氧燃烧技术近年来受到了国际燃烧界的广泛关注。该技术采用纯氧作为氧化剂,化石燃料(如:天然气和煤)在此氛围下燃烧产生的烟气主要成分为二氧化碳和水蒸气。这些烟气经水蒸气冷凝后,烟气中二氧化碳的含量可超过90%,可进行碳捕集与埋存,被称为最有前景的化石燃料利用“近零排放”技术。但是,目前的富氧燃烧技术存在燃烧稳定性差、效率偏低等问题。近年来,我院米建春">米建春教授课题组通过将富氧燃烧技术与另一种非传统的新型温和或者MILD“无焰燃烧”方式相结合,形成所谓的富氧无焰燃烧方式,均匀炉温度、增强炉内换热,提高了富氧燃烧的效率,并降低了污染物的产生,尤其是氮氧化物的排放。在实验方面,米建春">米建春课题组与澳大利亚阿德莱德大学和国内华中科技大学煤燃烧国家重点实验室两单位合作,已成功进行了实验室规模(20 kW)和中试(300 kW)燃烧炉富氧无焰燃烧的实验。实验结果表明:无论使用气体(天然气、乙烯和液化石油气)、液体(轻油和重油)还是固体燃料(煤粉和生物质锯末),富氧无焰燃烧都能实现,且均可降低至少50%的氮氧化物排放,采用循环燃烧方式时烟气经过水冷凝后CO2浓度可达90%以上,可满足碳捕集与埋存的技术要求。 

以上研究受到国家自然科学基金(51276002)和高等学校博士学科点专项科研基金(20110001130014)的资助。

当量比和初始二氧化碳稀释率对MILD氧燃烧影响的照片

富氧燃烧方式系统示意图

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