声波强化煤粉燃烧降低温室气体排放机理研究

据数据显示，未来十年中国发电厂的温室气体排放将增加60%，中国的发电站目前已是世界上最大的温室气体排放源之一。《京都议定书》规定了主要工业化国家2008-2012年间的温室气体减排指标，并确立了国际清洁发展机制。因此，温室气体的减排问题及化石燃料(尤其是煤)的高效、洁净燃烧涉及到国家的核心利益，是对我国的能源战略提出的巨大挑战。目前，化石燃料燃烧的温室气体减排问题仍是一个尚未解决的国际难题。本课题将在前期研究工作的基础上，以揭示声波与煤粉燃烧过程的耦合机理为目的，重点探讨声波在强化燃烧和控制污染物生成方面的作用，包括：对燃烧效率、污染物（碳氧化物、氮氧化物和硫化合物等）生成率、传热、传质及混合过程的影响机制。提高声波对燃烧影响的认识，开发炉内声学强化燃烧、减少污染物排放的"声效应"技术，使煤粉燃烧在声能作用下达到高效率和低污染，减少温室气体的直接与间接排放。

课题研究以揭示声波对煤燃料燃烧过程的影响机理、提高燃烧效率、降低温室气体及污染物排放为主要目的，从以下六个方面进行了初步探索性研究:（1）研究了声波对固体燃料燃烧效率的影响，对声波影响燃烧速度的物理机理进行了探索，得出了固体颗粒周围散射声场的质点振动速度分布，以及声波参数对燃烧速度的影响关系。（2）研究了声波对固-气两相物质之间传热过程的影响，进行了声波影响传热过程的模拟实验，得出了声波参数与传热速度的影响关系。（3）研究了燃烧过程中污染物生成的产生机理和化学方法进行烟气脱硫脱硝的途径，探索了用物理方法降低污染物排放的可能性，得出了声波作用可以降低燃烧物排放的实验结果。（4）研究了声波对传质过程的影响机理，进行了声波影响传质过程的模拟实验，得出了声波作用强化传质过程的实验结果。（5）研究了有界空间的燃烧稳定性，揭示了锅炉和圆管内非均匀温度场中的声场分布和模态频率对燃烧稳定性的影响。（6）研究了炉内管道喷注噪声的频谱规律，湍流火焰对声波的声散射问题，以及声波在燃烧区域和换热器管阵列中的传播衰减问题。通过课题研究，初步揭示了在特定条件下声能量可以加强燃料燃烧时与周围气相介质之间的传热与传质过程，提高燃料的燃烧速度及效率，减少二氧化碳等温室气体和污染物的排放量。