褐煤半焦贫氧旋风燃烧特性研究

在实验室规模的小型立式旋风筒中,对工业制备的内蒙古锡林浩特褐煤半焦的贫氧旋风燃烧特性进行了试验研究。结果表明:在过量空气系数为0.5~0.9时,贫氧燃烧产物的热值在1 500~3 500kJ/m3之间,且随着过量空气系数的增加而降低;随着过量空气系数增加,半焦燃烧碳转化率增高,当过量空气系数0.6时,半焦燃烧碳转化率97%,炉内燃烧区温度升高,在过量空气系数为0.7时,燃烧区温度可达1 280℃,高于灰熔点,这对保证液态排渣非常关键;给料量增加对半焦燃烧特性影响不大,表明旋风筒燃烧室对燃烧褐煤半焦具有良好的负荷调节特性;贫氧燃烧条件下,旋风筒NO的排放质量浓度较低,随着过量空气系数和给料量的增加,旋风筒NO的排放质量浓度提高。     

国内科技信息

沸腾炉内二段燃烧降低 NO_x 排放的试验研究在我国,动力燃料以煤为主。NO_x 排放量多,危害严重。在燃煤锅炉中,控制 NO_x 排放的燃烧技术已有很大发展,但是,这些技术在工业中应用尚有技术上不够成熟、经济上投资较大等困难。采用沸腾燃烧技术可以实现低 NO_x 排放。由于在沸腾炉内,NO_x 的形成和燃烧过程同时进行,其物理、化学过程十分复杂。国外对常规一段燃烧沸腾炉 NO_x 的排放有以下两方面的报道:其一是床温对NO_x 排放的影响;其二是炉内过量空气系数对 NO_x排放的关系,即过量空气系数增加时,NO_x 排放量也增加。燃料特性对 NO_x 排放量的影响也在研究中。     

基于超细粉再燃的旋流燃烧锅炉低NO_x排放优化模拟

为满足超低排放要求,针对东方锅炉股份有限公司1 000 MW机组旋流燃烧锅炉,提出了基于超细粉再燃的低NO_x排放技术思路。利用CFD软件平台,对10种不同超细粉再燃方案下炉内燃烧情况及NO_x排放特性进行了数值模拟,并对主、再燃区过量空气系数、再燃燃料喷入方式、一二次风配比等方面调整所产生的影响进行了分析。结果表明,主、再燃区过量空气系数分别为1.0、0.8,将最上层两侧燃烧器作为再燃燃料喷口,一二次风比维持设计值时,能取得较好的NO_x脱除效果,炉膛出口NO_x质量浓度降至247.4 mg/m3,相对于既有设计方案的300 mg/m3降低18%左右。该结果证明了超细粉再燃在大容量对冲燃烧锅炉上降低NO_x排放的有效性。     

0.2MW细粉半焦预热燃烧试验研究

半焦是低阶煤分级转化的中间产品,具有挥发分含量低、着火点高、燃尽困难的燃料特性,实现半焦的高效燃烧对低阶煤的梯级利用具有重要意义。本文采用预热燃烧技术,利用0.2 MW预热燃烧试验台对细粉半焦展开了预热燃烧及氮氧化物排放特性的试验研究。预热室将细粉半焦预热到850℃,再送入下行燃烧室燃烧。试验结果表明,预热室可以向下行燃烧室稳定连续的提供预热燃料;预热燃烧工艺实现了细粉半焦的稳定和高效燃烧,燃烧效率最高达到98.8%,NOx的最低排放值为207 mg/m3(6%O2)。0.2 MW细粉半焦预热燃烧试验为预热燃烧技术的发展和容量放大提供了试验数据和理论支撑。     

大型四角切圆煤粉炉常用煤种及其混煤燃烧时NOx排放特性研究

在一维沉降炉上对某电厂燃用的几种褐煤及其混煤燃烧时的NOx排放特性进行了研究，着重考察了炉膛温度、过量空气系数、二次风风温、一二次风配比、给粉量以及掺混比对NOx排放的影响。为大型电厂锅炉高效清洁燃烧提供了理论依据。     

燃用准东煤的旋风炉空气分级方式试验研究

为降低旋风燃烧NOx排放,需要在保证稳定液态排渣的前提下研究合适的空气分级方式。本文结合准东煤的黏温特性建立液态排渣模型,计算确定主燃区过量空气系数,并在1台旋风炉上开展空气分级燃烧试验。结果表明:液态排渣旋风炉燃用流变性好的准东煤时,主燃区过量空气系数可以减小到0.8;切向二次风采用“上大下小”配风,三级风率分别为20%、10%和10%,燃尽风率为30%~35%;主燃区到燃尽风喷口的停留时间应大于0.62 s;旋风炉采用深度空气分级燃烧时,NOx排放质量浓度可降低30%以上,锅炉热效率下降0.22%,主要由渣中未燃尽碳含量上升引起。     

含氮低热值气体燃烧NO_x排放特性研究

对燃用生物质等含氮固体原料低热值气化燃气时NO_x的排放特性进行实验研究。利用NH_3作为燃气中的含氮组分模化物,与多种组分气按比例掺配组成人工燃气,考察含氮燃气在预混燃烧和强制对流扩散燃烧条件下,NH_3质量浓度、燃烧温度、过量空气系数对NO_x排放的影响。结果表明:含氮燃气燃烧产生的NO_x主要是NO,生成的少量NO_2主要由NO氧化形成;随NH_3质量浓度增加,NO排放质量浓度增加,但是NH_3转化为NO的比例降低,预混燃烧比强制对流扩散燃烧条件下NH_3向NO的转化率高;预混燃烧条件下,温度越高NO排放质量浓度越高,而强制对流扩散燃烧时,NO排放质量浓度在低温区随温度升高而升高,但是在高温区有降低趋势;过量空气系数对强制对流扩散燃烧条件下NO排放的影响大于预混燃烧,过量空气系数对2种燃烧条件下NO_2的排放都有促进作用;在一定的燃烧温度和NH_3质量浓度下,分级燃烧组织中存在一个合适的预混比40%,使得NO的排放质量浓度最低。     

空气分级燃烧降低NO_x排放机理及影响因素

阐述了电站燃煤锅炉空气分级燃烧技术降低NO_x排放的机理,分析了影响空气分级燃烧效率的主要因素,讨论了各种因素对煤粉燃烧过程中NO_x生成量的影响规律。结果表明:NO_x的生成量随着炉内温度和过量空气的增加而逐渐增加,随着烟气在炉内停留时间的延长和煤粉细度的增加而逐渐减小。     

煤粉炉二次风掺混炉烟燃烧数值模拟

为探究二次风掺混烟气对锅炉燃烧温度场和NO_x排放的影响,以某电厂2×330 MW机组为研究对象,选择70%THA、60%THA、50%THA作为掺混炉烟工况点,设定煤质、总过量空气系数、配风方式稳定的情况下,采用数值模拟方法对燃烧进行了全炉膛模拟计算。结果表明:采用炉烟循环后,炉膛平均温度整体有50～100℃下降,中心区域最大可下降150℃左右;炉膛整体燃烧过程特性没有改变,还原区和燃尽区残余燃烧向炉膛出口延伸,抑制并减少NO_x生成明显。     

超细粉再燃技术中HCN对NO_x的生成和还原的影响

为给出超细粉再燃技术中HCN对NOx生成和还原的影响,对CRF炉中褐煤的常规燃烧和超细粉再燃进行了数值模拟。结果显示,褐煤作为再燃燃料的超细粉再燃技术有效地降低了出口NOx的排放,与常规燃烧相比脱除率达到58.2%～72.52%。再燃区过量空气系数变化的超细粉再燃工况,再燃区中NOx还原率越高,再燃区HCN等其他含氮组分的反应率越高,越有利于降低出口NOx的排放。     

流化床锅炉燃用波黑褐煤燃烧特性试验研究

在东方电气东方锅炉股份有限公司清洁高效燃烧技术试验中心3 MW CFB燃烧试验台上开展褐煤燃料燃烧及排放特性试验研究,并对其流化床燃烧过程中SO_2和NO_x排放及控制手段进行探讨和分析,考察了褐煤燃料的爆裂和结渣特性,为流化床锅炉燃用褐煤燃料提供了宝贵的技术支撑。     

一种空气分级切向燃烧烟煤锅炉的燃尽特性

采用实炉试验和数值模拟研究一台空气分级低NO_x切向燃烧烟煤锅炉飞灰燃尽度随主燃烧区过剩空气系数的变化特性。结果表明,该锅炉在临界过剩空气系数为0.88时,主燃烧区出口处易燃小颗粒刚好消耗烟气中所有氧气,小颗粒快速燃烧形成的高温烟气环境在缺氧量条件下对大颗粒燃烧未能起到促进作用,只增加主燃烧区辐射换热,降低SOFA风区烟气温度,而SOFA风区能提供富氧烟气环境。因此,在该临界过剩空气系数下,炉内温度场和氧量场协同性较差,不利于大颗粒的燃尽;降低主燃烧区过剩空气系数到临界值0.88以下,一部分小颗粒转移到SOFA风区,在富氧环境中小颗粒燃烧放热对烟温的提升促进大颗粒的燃尽,当主燃烧区过剩空气系数降低到0.71时,飞灰可燃物从1.89%下降到1.25%,在降低NO_x排放的同时,提高颗粒燃尽度。因此,对于空气分级低NO_x燃烧锅炉,运行时避开临界过剩空气系数对降低NO_x排放量和提高飞灰燃尽度有较为重要的意义。     

墙式切圆锅炉分级富氧燃烧对NO_x生成量影响的数值模拟

针对某电厂超临界660 MW机组墙式切圆燃煤锅炉,通过在空气分级燃烧技术上运用富氧燃烧的方法,对炉内温度场以及NO_x排放特性进行了数值模拟研究。结果表明:在25%、28%、30%富氧工况下,30%富氧工况表现出与电厂实际空气工况运行下良好的一致性,且炉膛火焰充满度更好,比采用空气分级燃烧稳定;再循环烟气中高摩尔分数的CO_2与煤焦反应加剧了还原性气氛,且煤粉气流在还原区停留时间的增大提高了NO_x污染物向N_2的转化,减少了NO_x生成量;墙式切圆燃烧煤粉锅炉采用分级富氧燃烧后炉膛出口NO_x生成量由原来的236 mg/m~3降低为125 mg/m~3,较空气分级燃烧降低了47.03%。     

四角切圆锅炉在O_2/CO_2气氛下燃烧特性数值模拟

利用Fluent软件对330 MW机组四角切圆煤粉锅炉常规燃烧和富氧燃烧进行了数值模拟研究,对比分析了不同工况下炉膛中心温度、辐射力、O_2分布、CO浓度、NO_x浓度之间的差异。结果表明:在富氧燃烧时,当O_2体积分数为21%时,炉内的燃烧温度总体要低于常规空气气氛下的燃烧温度,即辐射力低于常规空气气氛,燃烧排放的CO_2浓度远远高于常规燃烧,NO_x生成量较常规燃烧也有一定程度降低;在富氧条件下,随着φ(O_2)/φ(CO_2)增加,炉内煤粉燃烧得到强化,燃烧速度加快,中心温度提高,辐射强度增大,NO_x生成量增多,烟气中CO_2浓度就越大,越易于收集利用。     

某1000MW超超临界旋流对冲锅炉外二次风叶片开度对燃烧及NO_x排放影响的数值模拟

对一台1 000 MW超超临界前后墙旋流对冲燃烧煤粉锅炉,在HT-NR3型低NO_x旋流煤粉燃烧器不同外二次风叶片开度下(50%、75%、100%),进行了炉内流动、燃烧、传热与NO_x排放特性数值模拟研究。模拟结果与试验测量值符合性较好,结果表明:外二次风旋流叶片开度对炉内燃烧特性及排放特性影响较大,旋流叶片开度减小导致旋流强度增大,卷吸高温烟气增多,煤粉着火距离减小,煤粉燃烧剧烈程度增加,炉内主燃区温度水平升高,燃尽区温度水平有所降低,煤粉燃烬率增大,NO_x排放量减小。实际运行中采用外二次风开度为50%的高旋流强度工况,达到了燃烧稳定、高效低NO_x的目的。     

基于空气分级的旋风炉高温喷氨脱硝试验研究

基于空气分级的高温喷氨脱硝技术具有较高的脱硝效率,且无氨逃逸,为实现炉内脱硝提供了新的途径。在某台液态排渣旋风锅炉上开展了空气分级燃烧协同高温喷氨脱硝试验,结果表明:采用分级配风且主燃区过量空气系数为0.8时,NOx生成质量浓度可降低35%;高温喷氨的温度窗口为1 200~1 600 ℃,最佳喷氨点在旋风筒出口,氨氮摩尔比为2.0时脱硝效率达到最大值20%;燃用烟煤的旋风锅炉采用空气分级协同高温喷氨后,NOx排放质量浓度可降低到490 mg/m3。     

过量空气系数对600 MW对冲燃烧锅炉燃烧过程影响的数值模拟

利用FLUENT软件研究了过量空气系数对某电厂600 MW负荷的燃烧及排放过程的影响.数值模拟结果表明,过量空气系数增大,主燃区温度升高,炉膛出口烟温有所降低,煤粉燃尽率提高,NOx排放上升.     

燃煤硫化物排放特性影响锅炉高温腐蚀的试验分析

通过实验研究了煤燃烧硫化物排放特性对水冷壁高温腐蚀的影响,结果表明煤的挥发分低和煤粉粒度大将使燃烧火炬拖长,硫排放过程随之延长;低过量空气系数下燃烧偏高硫分的煤,炉内SOX、H2S浓度增大,通过运行调整等措施防止炉内受热面腐蚀难度增加。利用配煤技术适当降低燃煤硫分、改善烧煤特性可成为解决锅炉高温腐蚀的一条重要途径。     

低氮燃烧技术在对冲燃烧锅炉上的应用

介绍了低氮燃烧技术在青山热电1 125 t/h煤粉锅炉的应用情况。通过对锅炉原设计参数及锅炉燃烧情况进行分析,提出了降低炉膛出口过量空气系数、空气分级燃烧及更换低氮燃烧器的改造设计方案。测试结果表明,锅炉经低氮燃烧改造后,在锅炉效率基本不变的情况下,省煤器出口的NO_x排放浓度显著降低。     

减少四角切圆燃烧锅炉NO_x生成的运行调整

NO_x是燃煤电站排放的主要污染物之一。控制锅炉燃烧能减少NO_x的生成,有利于降低燃煤电站的NO_x排放量。针对某四角切圆燃烧煤粉锅炉,分别调整过剩空气系数、二次风配风方式、燃尽风量、磨煤机出力分布、周界风、偏转二次风以及煤粉细度等因素,总结出各因素对NO_x的影响趋势,并经过合理调整,将NO_x生成量降低了近28%。结果表明,炉膛内氧气浓度和分布状况决定了NO_x的生成情况,采用低氧燃烧和空气分级燃烧能有效减少NO_x的生成。