《MILD燃烧》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MILD燃烧（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、MILD燃烧的研究进展与 技术应用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 Air Combustion, HiTAC)MILD燃烧图1-1 传统火焰燃烧（左）
2、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2.1 共识 主要方式：高温预热空气并配合高速射流技术
3、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/s2 MILD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2 MILD燃烧的研究进展图2-2 甲烷扩散燃烧方式
4、下Kv 与温度的关系Wnning 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 2.5， 温度1100k2 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800850； 以乙烷为燃料时实现MILD 燃烧需Kv 大于3.5， 炉温高于600650Effuggi 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
5、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（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NO
6、x排放浓度低于80 ppmv，CO排放浓度低于100ppmv2 MILD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）3 MILD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（
7、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4 MILD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5 MILD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
8、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5 MILD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5 MILD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
9、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5 MILD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5 MILD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 Integrated Gasification Fuel Cell，IGFC) 中； 也可以应用于整体煤气化联合循环(IGCC)技术中
