近日,我院能源动力学科团队在国际期刊《Bioresource Technology》(中科院SCI一区TOP,IF=9.0)和《Energy》(中科院SCI一区TOP,IF=9.4)上分别发表了题为《Experimental study on NOx generation and emission characteristics of layer combustion of peanut shell briquette fuel》和《Generation-reduction-burnout strategy empowering ultra-low pollutant emissions in biomass chain grate boilers: CFD modeling and industrial experimental validation》的学术论文。
第一作者:邵东伟,女,教授,工学博士,硕导,黑龙江省2025年科技厅“科技总师”,黑龙江省D类人才。
通讯作者:栾积毅,男,教授,工学博士,博导,佳木斯大学“十佳研究生导师”。
生物质链条炉在低NOx排放研究中,大多通过改变配风方式、一二次风配比等参数进行NOx减排研究,缺乏对层燃过程中NOx生成机理的深入探究。该研究通过搭建单元层燃实验平台,系统研究了五种送风量(30、40、50、60、70 Nm³/h)下燃料层的气相组分和NO生成规律。结果表明,挥发分着火区的NO平均浓度最高,被还原层覆盖的焦炭氧化区浓度最低,揭示了焦炭还原层对NO显著的还原作用。首次构建了温度-气相组分模型,并基于该模型建立了花生壳燃料的区段燃烧特性模型,清晰界定了焦炭氧化区与还原区,为明确燃料氮在层燃各阶段的转化路径提供了新视角。
第一作者:金玉骢,男,在读硕士生,2025年度国家奖学金获得者。
第一通讯作者:栾积毅,男,教授,工学博士,博导,佳木斯大学“十佳研究生导师”。
第二通讯作者:邵东伟,女,教授,工学博士,硕导,黑龙江省2025年科技厅“科技总师”,黑龙江省D类人才。
在生物质链条炉低NOx燃烧技术研究中,传统方法多限于调整配风参数,难以兼顾排放控制与燃烧效率,缺乏能够在工业应用中实现超低排放的系統解决方案。该研究创新提出了“生成-还原-燃尽”(GRB)三阶段策略:首先在深度热解气化区控制一次风量(α=0.7),建立低氧环境以抑制燃料氮转化并生成还原性气体;其次注入再循环烟气作为二次风,强化还原气氛并缓解局部过热;最后利用三次风定向控制CO氧化路径。通过计算流体力学模拟与工业实验验证,该策略使NOx排放降至100 mg/m³(基准氧含量9%),CO排放控制在35 mg/m³,且炉渣可燃物检测表明燃烧效率未受影响。研究首次实现了分级递进的“先抑制生成、再强化还原、后精准氧化”控制,创新采用再循环烟气同时提升还原效果与余热利用率,为生物质锅炉达到超低排放标准提供了可工业化的技术路径,对推动生物质能清洁高效利用具有重要示范意义。
能源动力学科团队以黑龙江省产教融合研究生工作站——哈尔滨哈东新春锅炉有限公司(黑龙江省科技厅认定高新技术企业、工信部专精特新“小巨人”企业)为依托,导师团队与企业行业导师联合指导多名研究生深度参与企业科研攻关,实现校企在科研创新与人才培养领域的深度融合。双方联合申报科技部科技助力重点研发项目《秸秆成型燃料锅炉燃烧技术及装备的研究与示范》、黑龙江省重点研发指导项目《低质生物质成型燃料掺混调质燃烧特性及工业应用研究》、并参与企业2023年黑龙江省重点研发计划“揭榜挂帅”项目《智能化分布式清洁高效秸秆锅炉系统研发》,产出一系列具有产业价值的科研成果。研究生金玉骢以校企联合研发的新型锅炉为研究对象,运用数值模拟技术开展结构优化研究,历经4轮性能试验与结构迭代优化,显著提升锅炉效能,为企业技术升级提供关键支撑,获企业致函嘉奖。
我院学科建设以产教融合育人为核心,在科研创新、人才培养与校企协同等方面成效显著,逐步形成了“战略对接精准、培养模式创新、成果转化高效”的发展格局。该成果充分展现了能源动力学科团队师生在生物质能源利用及清洁燃烧领域的基础研究实力和创新能力,为我院学科高质量发展提供重要支撑。
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