再燃过程影响因素及燃尽特性研究

以包含两种低挥发分贫煤在内的5种煤作为主燃料,在一台36 kw-维炉上对气体燃料再燃过程及其燃料燃尽特性进行了详细实验研究.实验表明,相同条件下,挥发分含量越高的煤作为主燃料时气体燃料再燃过程的脱硝效率能够达到越大,当低挥发分煤种作为主燃料时,必须采用更大气体再燃燃料比例和更长再燃区停留时间才能获得高挥发分煤种作为主燃料时相同的再燃脱硝效率.实验结果表明,即使采用低挥发分煤作为主燃料,当气体再燃燃料比例达到10%～15%,再燃区停留时间达到0.7～0.9 s.再燃区过量空气系数在0.8～0.9时,气体燃料再燃过程就能在保证煤粉颗粒燃尽率不显著降低,同时气体再燃燃料充分燃尽的前提下,获得50%以上的再燃脱硝效率.     

煤种对超细煤粉再燃脱硝效率影响的数值研究

应用CFD计算软件FLUENT6.1,对全尺寸四角切圆锅炉超细煤粉再燃烧过程进行了三维数值模拟。以5种煤质差异较大的超细煤粉作为再燃燃料,研究其NOx排放随再燃区长度、再燃燃料投射位置、再燃区过量空气系数及再燃量的变化规律。结果表明,对于不同煤种的再燃燃料,再燃燃料投射位置存在同一最佳值;煤种挥发分越大,再燃效果越显著;NOx的脱除率随着再燃区长度的增加而增大,随着再燃量的提高亦增大。再燃区过量空气系数对NOx脱除率有重要影响,通过分析计算结果,得到了描述再燃煤粉干燥基挥发分含量Vd和再燃区过量空气系数最佳值αop关系的经验公式,为燃烧参数的优化提供了便利的途径。     

高级再燃脱硝特性的实验研究

在一台20kW的电加热多功能低NOx试验台上,对影响高级再燃NO还原效率的主要因素进行了试验研究。这些因素包括再燃区过量空气系数α,炉膛温度,燃尽风的喷入位置等。同一温度下,再燃区过量空气系数α（α=0．99）较大时,喷入氨剂后的脱硝效率较高;而α（α=0．75）较小时,氨剂的脱硝效果较差。在NSR（Nitrgen Stoichiometric Ratio,氮化学剂量比,NSR=[NH3]／[NOx],NOx浓度基准值采用相应的单纯再燃工况时NOx排放）=0．5～3的范围内,较高的温度能提高高级再燃脱硝效率。增大燃尽风喷入点与燃烧器之间的距离上能降低NOx的排放。     

不同煤种再燃过程中脱硝煤耗的试验研究

定义还原1 gNO 消耗的煤量为脱硝煤耗.在煤粉携带炉上进行了再燃试验,对不同煤种、不同工况下的脱硝煤耗进行了研究,分析了挥发分含量、再燃区温度、氧浓度、再燃燃料比等因素对脱硝煤耗的影响.结果表明:脱硝煤耗不仅能直观反映出不同煤种在还原 NO 方面的特性差异,而且还能有效反映再燃过程投入与收益之比;脱硝煤耗随着挥发分含量增加呈线性降低;再燃区氧浓度越低,脱硝煤耗也就越低;在49/6和6%氧浓度条件下,提高再燃燃料比,脱硝煤耗显著下降;在2%氧浓度条件下,提高再燃燃料比,脱硝煤耗增加;再燃区温度升高时,脱硝煤耗下降,并且挥发分越高的煤,脱硝煤耗随温度的变化越显著.     

煤粉再燃过程对煤焦异相还原NO的影响

利用高温携带流反应装置,研究了煤种(包括褐煤、烟煤和贫煤)、再燃区内反应温度、煤粉粒径、一次燃烧区空气过量系数SR1和再燃区空气过量系数SR2对煤焦异相还原NO作用的影响,探讨了煤焦异相还原NO的机理.结果表明:随着SR2和煤粉粒径的减小以及再燃区反应温度的提高,煤粉NO还原效率增加;在相同的SR2下,随着煤中挥发分含量的提高,煤粉粒径的增加和再燃区反应温度的降低,煤焦异相还原NO贡献上升;对于相同再燃燃料份额:SR1=1.0和SR1=1.2时煤焦异相还原NO的贡献均大于SR1=1.1时的异相还原NO的贡献.     

超细煤粉燃烧氮氧化物释放特性的研究

通过试验和数值模拟，对超细煤粉在一维热态煤粉炉内燃烧时煤粉粒度、炉膛温度、过量空气系数、煤种等因素对NOx释放特性的影响规律进行了研究。研究结果表明：超细煤粉NOx的排放浓度低于常规粒度煤粉；NOx的排放浓度，随过量空气系数的增加而明显增加；煤种不同，NOx释放规律不同，煤粉超细化后，龙口褐煤的排放量明显减少，晋城无烟煤则变化不大；NOx的排放浓度随温度的升高而升高，但温度升高到一定值后，NOx的排放浓度却呈现下降趋势。以超细煤粉作为再燃燃料，NOx的还原率将比常规粒度煤粉再燃有所提高，褐煤作为再燃燃料时，效果更明显。模拟计算与试验结果较为吻合。图6表2参2     

天然气再燃技术中再燃区空气过量系数和温度对再燃效果的影响

论述了天然气再燃的基本反应机理,再燃区空气过量系数(氧浓度)对再燃反应机理的影响,并且分析比较了不同温度条件下再燃区空气过量系数(SR2)对再燃反应降低NOx排放效果的影响。在天然气再燃反应过程中,天然气可以通过高温热力分解或是氧化反应2条途径来还原NOx。在再燃温度为1200℃的低温情况下,当再燃区空气过量系数在0.93～0.94范围内,NOx还原效果最佳;而在1400℃的高温情况下,SR2的选取范围较宽,即使在SR2值很低的情况下,NOx还原效果仍较明显。此外,在考虑SR2对降低NOx排放效果的同时也应综合考虑燃料的燃尽程度以及飞灰的排放质量。     

空气分级燃烧下NO_x生成特性的研究

利用数值模拟方法对空气分级燃烧下NOx的生成特性进行了研究,分析了燃烧器附近局部区域和炉膛整体区域NOx的反应速率,得到了不同燃尽风率下NOx的生成特性.结果表明:NOx主要产生于燃烧初期,当燃料与O2混合不充分时会发生NOx的还原反应;从炉膛整体来看,燃料型NOx的生成速率明显大于热力型NOx,主燃区和燃尽区均生成燃料型NOx,而热力型NOx几乎只在温度很高的主燃区生成,且对O2体积分数的敏感性弱于燃料型NOx;主燃区和燃尽区NOx反应速率的主要控制因素分别为O2体积分数和焦炭燃烧速率;燃尽风率增大,主燃区NOx生成速率和生成区域减小,还原区域增大,NOx排放质量浓度明显减小.     

大型褐煤锅炉煤粉再燃技术的数值模拟

考虑煤焦还原NO的反应动力学模型,利用Fluent软件对元宝山电厂3号锅炉超细煤粉再燃的不同配风方式进行了炉膛整体的燃烧数值模拟。模拟结果表明,再燃燃料比例、再燃风中的风煤比、再燃区的大小等因素对燃烧效率和NOx排放具有重要影响。通过优化计算得到,当主燃区空气过量系数控制在1．1时,再燃燃料占总燃料的15％,再燃风中的风煤比为2,烟气在再燃区的停留时间为0．5S左右的方案是一种较好的再燃组织方式。     

天然气再燃对炉内燃烧及流动影响的数值模拟

以1台220 t/h四角切圆煤粉炉为研究对象,采用CFD计算软件Fluent6.2对天然气再燃系统的喷射方式进行了数值模拟.研究了再燃气体及燃尽风采用切向喷射和前后墙对冲喷射对炉内NOx和CO浓度分布、温度分布以及气流旋流数的影响.结果表明:再燃气体及燃尽风的喷射方式对炉内CO浓度分布和温度分布的影响不大,但再燃气体及燃尽风采用对冲喷射时,降低NOx排放的效果好于切向喷射,并有利于减小炉膛出口气流的旋流数.     

超细煤粉再燃技术的探讨

煤粉再燃是一种投资不高的脱硝技术 ,其脱硝率可达 5 0 %～ 70 %。着重阐述了采用超细煤粉作为二次燃料的再燃技术的原理 ,以及超细煤粉再燃技术的发展状况 ,并分析了在我国采用超细煤粉再燃技术的可行性和发展前景。     

Numerical study on reduction of NOx and unburned carbon in micronized coal reburning

Three dimensional numerical simulation of bituminous coal reburning in a full-scale tangentially fired boiler was conducted with CFD method to study the effects of reburn zone length, the height of reburn nozzles, the stoichiometric ratio in reburn zone, the reburn fuel fraction and the reburn coal fineness on NOx reduction efficiency and unburned carbon in fly ash. The results indicate that the NOx reduction efficiency reaches the largest value when the relative height of reburn nozzles is about 0.21 and the stoichiometric ratio is between 0.8 and 0.9 in reburn zone; NOx reduction efficiency increases with reburn zone length, reburn fuel fraction and the decrease of reburn coal particle size; the smaller the coal particle size is, the better the burnout performance of coal is.     

温度对超细煤粉再燃降低NO排放的影响

超细煤粉再燃技术是控制燃煤电站NOx排放的有效方法之一。以3种煤的超细煤粉作为再燃燃料,用N2、O2、CO2、NO配制模拟烟气,在立式管携带炉中,研究了温度对再燃降低NO排放的影响。结果表明,在实验温度范围内,随着再燃区温度的增加,再燃还原NO的效果增大;对于挥发份含量较高的超细煤粉,再燃还原NO的效果受温度的影响更大;对于同一煤种,再燃还原NO的效果受温度的影响随再燃料比增加而增大。采用化学动力学理论对这种影响机制进行了分析。图2表1参6     

分级燃烧降低燃煤锅炉NOx排放的机理及影响因素分析

再燃燃料在还原性气氛下对主燃区煤粉燃烧生成的氮氧化物的还原反应中 ,再燃燃料中产生的中间产物氰基、氨基和烃根等起到分解氮氧化物的作用。同一再燃燃料中烃类物质在富燃料和贫燃料气氛中所起作用截然不同。实际应用中应使再燃区内各处处于弱还原性气氛下以保证再燃降低NOx 排放的效果 ,并尽量采用气体燃料作为再燃燃料 ,同时在获取所需NOx 排放水平前提下尽量选取较高的空气过量系数(化学当量比 ) ,以同时降低飞灰中的含碳量、减轻高温腐蚀的程度。     

CFD simulations on a coal–coal reburning test facility

Fuel staging or fuel reburning is a possible primary measure for the reduction of NO_x emissions from fossil-fired steam generators. It is intended to investigate if this primary measure can be applied efficiently to coal-fired combustion systems where pulverized coal is also used as a reburning fuel: coal reburning over a coal fire. This technology has to be tested accordingly. The company ENEL SpA is at present evaluating, together with ANSALDO Energia SpA, the option of demonstrating and extending the use of this technology in its coal-fired utility steam generators. Both companies have decided to erect a boiler simulation facility (5 MWth) at ENEL's experimental area Santa Gilla (Cagliari). This facility is intended to replicate the time/temperature profiles of real boilers. One tool to support the design of firing systems is CFD simulation. Consequently, CFD simulation was applied to perform a ‘proof of concept’. Most important for the design of firing systems for the furnaces of utility steam generators or test facilities is the distribution of temperature inside the combustion chamber and the furnace exit temperature—especially the radiation transport responsible for the amount of energy transferred from the gaseous environment of the hot furnace to the furnace walls. Subsequently, this determines the mean furnace exit temperature. This is why the accuracy of temperature calculations depends directly on the radiation transport model, the gas emissivity approximations, the particle emissivity and the radiative properties of the furnace enclosure. The results of several combustion simulations of the coal reburning test facility are shown and discussed. Estimates of the possible effect of different wall temperatures on the combustion process itself and on the gas temperature inside the furnace are presented. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

低NO_x再燃技术中再燃燃料的特点

论述了再燃技术的原理及发展,并讨论了再燃燃料的选取原则。分析比较了天然气、煤粉、生物质以及其他几种燃料再燃技术的特点及脱硝效果。根据燃料特性和运行因素选取再燃燃料,以取得综合效益的最大化。     

煤粉再燃过程中最佳停留时间的实验研究

采用实验研究了煤粉再燃过程中停留时间与氧浓度影响脱硝效率的依赖关系,发现最佳停留时间与煤粉着火状态有直接关联。在再燃温度及氧浓度较低时,煤粉尚未着火,同相脱硝作用在整个脱硝反应中占优,最佳停留时间与烟气中碳氢化合物的消耗速率有关。随着再燃区氧浓度进一步上升,挥发分着火,大量挥发分被燃烧反应消耗掉,最佳停留时间与挥发分着火时间基本吻合,过多延长停留时间对脱硝没有实际意义。氧浓度更高时煤焦被挥发分的燃烧热引燃,颗粒大幅升温,煤焦的异相脱硝作用在总体脱硝作用中开始占优,并随停留时间延长持续上升,此时最佳停留时间的确定应与煤粉燃尽一起来考虑。     

基于锅炉低NOx再燃技术中再燃燃料选择的讨论

再燃是一种清洁燃烧技术，可以实现锅炉低NOx排放。着重阐述了再燃技术基础及其反应机理，以及天然气、煤粉和煤浆等不同再燃燃料对锅炉NOx排放的控制效果和各自特点。不同燃料的再燃特性和运行成本有一定差异，根据燃料特点和使用经济性来选择再燃燃料，可以满足现有锅炉污染控制的经济要求和环境要求。     

生物质能再燃烧还原氮氧化物（NOx）的探讨

再燃烧是目前低NOx技术正在发展的较有前途的一种方法,它是利用燃料分级,形成还原性气氛迫使NOx分解,文中探讨了利用生物质作为再燃燃料,煤炭作为主燃料的再燃烧还原NOx的原理和方法。