研究人员研究了两种燃烧技术对燃煤锅炉排放的综合影响

燃煤电厂已经存在很长时间，以满足全球的发电需求。不用说，在这方面需要解决环境和人类健康问题。虽然正在努力过渡到可再生能源，但燃煤发电厂可能还没有过时。

在此背景下，探索如何提高这些燃煤锅炉的效率，同时减轻它们对环境的有害影响，即温室气体排放、酸雨和光化学烟雾的产生，以及对人类健康的影响，是很有意义的。

为此，已经提出了各种燃烧方法，例如空气分级和涡流。然而，这些技术在减少污染物排放同时最大限度地提高燃尽性能方面的功效仍不清楚。现在，在最近发表在《能源》杂志上的一项研究中，由韩国釜山国立大学的GyungminChoi教授领导的国际研究团队分析了涡流和空气分级相结合在提高燃烧性能和减少污染方面的有效性。

“伴随涡流的排气管涡流(ETV)结构提高了火焰稳定性和燃烧性能，但缺点是会产生大量NOx排放。相比之下，空气分级技术在一次燃烧中创造了富燃料环境区，它对减少NOx有积极影响，但对燃烧性能有负面影响，”Choi教授解释说。“因此，如果这两种技术在现实生活中得到适当的结合和应用，可以预期会产生协同效应，减少空气污染物的排放并提高燃烧性能。”

因此，该团队同时采用模拟和实验来研究不同旋流配置和空气分级在16kWth改造下燃煤粉锅炉内的综合影响。燃煤锅炉由三部分组成：旋流燃烧器、锅炉和排气管。

对于分级燃烧，分级空气被分成两侧并沿切向注入锅炉。液化石油气(LPG)用于预热和火焰稳定。调节分级空气和液化石油气的流速，并且对于每个设置，使用热电偶测量温度。此外，使用多气体分析仪测量气相物质的数量。

对具有两种旋流配置的空气分级进行了评估，即共旋和反旋火焰，以了解其中哪一种更有助于减少污染物排放。在空气和燃料同向循环的同向旋流燃烧器的情况下，由于内循环区和ETV的形成，煤颗粒分布均匀——优化燃煤设计的两个重要特征锅炉。

此外，该团队观察到共旋配置的均匀燃尽区，这确保了燃料的完全燃烧，减少了气体种类的排放。它还促进了化学能向热能的更多转化，从而提高了燃烧效率。相比之下，反旋燃烧器表现出不均匀的煤颗粒分布、不均匀的燃尽和增加的NOx排放，这表明同向旋流配置是更好的选择。

此外，该团队还表明，空气分级技术将环境成本从每天0.003美元降低到0.015美元。

总的来说，这项研究的见解可能被证明对于解决与燃煤电厂相关的环境问题和健康危害非常有价值。“我们首次确定并研究了ETV的结构和火焰，并将继续研究并努力将其用于燃烧工业，”Choi教授总结道。