煤种对超细煤粉再燃还原NO效率的影响

以三种煤质差异较大的超细煤粉作为再燃燃料,用N2、O2、CO2、NO配制模拟烟气,在立式管式携带炉中,研究了煤种对再燃降低NO效率的影响.结果表明,在相同的条件下,挥发分越大的煤种再燃还原NO效率越高;对于煤质差异较大,尤其是挥发分含量差别较大的超细煤粉,其含N量对再燃还原NO效率的影响将被挥发分的影响所掩蔽.     

影响超细煤粉再燃NOx排放的研究进展

超细煤粉再燃技术是一项清洁、高效的新型燃烧技术,具有稳燃效果好、燃烧效率高、NOx排放低、综合经济性高等优点.阐述了超细煤粉再燃还原NOx的机理,对影响超细煤粉再燃NOx排放的因素如细度、投入量、煤种、再燃温度、再燃区停留时间等进行了分析,着重介绍了世界各国对超细煤粉再燃降低NOx排放研究的进展情况.     

煤粉再燃过程再燃煤比脱硝量的实验研究

对于煤粉再燃过程,定义单位质量再燃煤粉还原NO量为比脱硝量。在煤粉携带炉上进行再燃实验。对不同工况下NO还原效率与比脱硝量进行对比研究,分析O2浓度、再燃燃料比与煤粉细度对比脱硝量的影响规律。实验与分析结果表明：NO还原效率高并不意味比脱硝量高;NO还原效率随O2浓度降低和再燃燃料比增加而单调增加,但比脱硝量变化规律相对复杂。不同细度煤粉达到最高比脱硝量的工况不同。过量空气系数为0.3~0.65的范围为高比脱硝量区。煤粉粒径减小、反应时间增加导致NO还原效率与比脱硝量增加。     

超细煤粉的细度对再燃还原NO的影响

以烟煤和褐煤混煤的超细煤粉作为再燃燃料，用N2、O2、CO2、NO配制模拟烟气，在立式携带流反应器中进行了煤粉再燃还原NO的实验，研究了超细煤粉的细度对炉内1300℃高温烟气中再燃还原NO的影响。结果表明：①超细煤粉在再燃区内最佳停留时间约为0．8s：②NO的还原效率随着超细煤粉细度提高而增大；③在再燃燃料比为20％～25％、再燃区的初始氧浓度为4％—6％的工况范围内，煤粉细度对NO还原效率的影响显著；④在保证一定的NO排放浓度水平的情况下，使用较细的超细煤粉作为再燃燃料时，可以减少再燃燃料的投入量。     

烟煤煤粉及热解产物对NO的还原特性实验研究

在固定床反应器中，不同温度下将烟煤煤粉及其热解产物分别对NO进行还原性实验，研究了热解气体、焦炭以及煤粉的还原作用。结果表明，煤粉在不同温度下析出的热解气体因组成不同而具有不同的还原性。随温度升高，热解气体和焦炭的还原效果均越好。同温度下，在反应前期热解气体对NO的还原作用优于焦炭对NO的还原作用，后期则后者优于前者。煤粉对NO的还原效果均比同温度下的热解气体或焦炭的单独还原效果好，但比各自单独还原的效果总和要差，这是因为同时存在同相还原和异相还原以及二者相互竞争的影响。煤粉还原反应的前期同相还原起主要作用，后期则异相还原起主要作用。加速煤粉热解气体和焦炭的分离有利于煤粉对NO的还原。在煤粉再燃区，没有燃烧的煤粉对NO的还原贡献更大。     

煤粉再燃过程煤焦与NO的反应机理分析

煤粉再燃过程中，NO可通过与NO发生异相反应被还原。对煤粉再燃过程NO的异相还原机理进行了深入的研究，分析了焦炭中的氮元素及碳元素与NO的反应机理，总结了不同反应机理情况下，煤焦与NO的反应模型。     

煤粉细度对再燃还原烟气氮氧化物影响的实验研究

在实验室高温气体携带炉上，以不同细度的烟煤煤粉作为还原燃料，分别在1200℃与1300℃、不同再燃区初始氧量等工况下进行了比较全面深入的再燃还原NO效率的实验。根据实验结果讨论了煤粉细度对NO还原效率和制粉电耗的影响规律，也分析了再燃区反应温度等因素的影响。     

再燃过程再燃煤粉燃料N释放规律的试验研究

再燃煤粉燃料N的释放特性是影响再燃过程中NO还原效率的关键因素。在携带炉煤粉再燃试验过程中采集了不同实验条件下经历不同反应时间的煤焦样，对其元素构成进行了测定，并分析了不同煤粉细度、再燃燃料比和再燃区氧量下再燃煤粉燃料N的释放规律，研究了燃料N释放与NO还原效率间的关系，并对N、H、O等元素的释放速率进行了比较。结果表明，在不同实验条件下，再燃煤粉燃料N的释放对NO还原效率的影响规律也不相同，减小再燃煤粉粒径可促进燃料N迅速释放，有利于提高NO还原效率；降低再燃燃料比或提高再燃区氧量也可促进燃料N迅速释放，但会导致NO还原效率下降；再燃区初始氧量小于4％时，氧量改变对燃料N的释放速率影响显著。在相同的实验条件下，燃料N的释放速率比燃料H和燃料O的释放速率小。     

超细煤焦的细度对再燃还原NO的影响

以烟煤和褐煤混煤超细煤粉制作的煤焦作为再燃燃料，用N2，O2，CO2，NO配制模拟烟气，在立式携带流反应器中进行了煤焦再燃还原NO的实验，研究了超细煤焦的细度对炉内1300℃高温烟气中再燃还原NO 的影响。结果表明：①NO 的还原效率随着超细煤焦细度的提高而增大；②在再燃燃料比为20%~25%、再燃区的初始氧浓度为2%~4%的工况范围内，煤焦细度对NO 还原效率的影响显著；③在其它情况相同的条件下，当煤焦细度由154mm筛下提高到71mm筛下时，再燃还原NO的效率增加幅度不大；当煤焦细度由71mm筛下提高到45mm筛下时，再燃还原NO的效率大幅度增加；④NO还原效率与煤焦粒径的2次方成反比。     

再燃过程再燃煤粉燃料C释放特性的试验研究

再燃煤粉中C是重要的NO还原剂，也是煤中主要可燃质，其释放特性是影响NO还原效率及再燃煤粉燃尽的关键因素。在携带炉煤粉再燃试验过程中采集了不同实验条件下的煤焦样，对采集样品的元素构成进行了测定。对不同煤粉细度、再燃燃料比和再燃区氧量下再燃煤粉燃料C的释放规律进行了分析；以燃料H作为挥发分的示踪物，对挥发分C与煤焦C的释放时段进行了对比分析；研究了燃料C释放与NO还原效率间的关系。试验与分析结果表明，在0．2s以前，挥发分的释放与煤焦的氧化和气化是同步进行的，因而挥发分C的释放与煤焦C的释放也是同步进行的；0．4s时，挥发分释放完全，以后，燃料C主要以煤焦C的形式释放；再燃燃料比与氧量的改变主要影响0．2s后煤焦C的释放；煤粉细度对挥发分C与煤焦C的释放均有影响，对于一定量的煤粉，其煤焦的氧化与气化速率与煤粉粒径的平方成反比关系，细化再燃煤粉，不仅有利于煤粉的燃尽，还有利于提高NO的还原效率。     

采用超细煤粉再燃技术降低氮氧化物排放

采用超细煤粉再燃，降低氮氧化物排放的技术是将超细煤粉作为再燃燃料，解决常规粒度煤粉再燃未完全燃烧损失较大、氮氧化物还原率低的问题。该技术符合我国以煤为主的能源结构，初始投资和运行成本较低，是一种很有前途的低氮氧化物排放技术。介绍再燃低氧化物技术及其影响因素，提出该技术工程应用需注意的问题。     

生物质再燃脱硝的试验研究

采用恒温沉降炉研究了秸秆、稻壳2种生物质及一种煤粉作为再燃燃料的NO还原特性,针对燃料种类、过量空气系数、停留时间及再燃比例4个因素的改变对脱硝率的影响进行了实验研究,同时对3种燃料的再燃燃尽特性进行了分析。研究表明：生物质脱硝能力明显高于煤粉,提高再然比例及减小过量空气系数,3种燃料的脱硝率有不同程度的提高,其中秸秆脱硝率最高,稻壳中等,煤粉最低;在一定的再燃停留时间内(650 ms),延长停留时间,脱硝率增加,超过这一停留时间,脱硝率增加缓慢。生物质与煤粉相比,在相同反应条件下能获得更高的脱硝效果,同时其不完全燃烧损失保持在合理的范围内。     

地下气化煤气作为多组分还原性气体脱硝的实验研究

为了揭示再燃过程中地下气化煤气作为多组分还原性气体(H2、CO等)降低还原NO的影响规律,在气体反应器实验台上进行了多组分还原性气体脱硝的实验研究。实验结果表明：反应温度不变时,化学当量比增大,NO脱除率逐渐降低;化学当量比较低时,随着反应温度的升高,NO脱除率逐渐升高;化学当量比较高时,再燃区存在一个最佳反应温度条件;停留时间对多组分气体再燃脱硝的影响规律表明,为提高再燃过程的脱硝效率,在锅炉设计时应尽量增加再燃燃料在再燃区的停留时间;再燃燃料比的增加使再燃区还原性气体浓度增加,这必然提高NO与还原性气体的反应速率,有利于进一步提高NO脱除。实验结果有利于了解多组分还原性气体再燃降低还原NO特性,组织良好的燃烧条件,可为理论研究提供参考依据。     

水煤浆挥发分再燃对NO还原的影响

为了解水煤浆再燃过程中均相还原反应效果的影响因素,在固定床反应器上,利用合成烟气模拟再燃区环境,对不同煤种的水煤浆,在不同的浓度、再燃区温度、氧气浓度、颗粒粒径对挥发分再燃效果的影响进行了研究。实验结果显示：挥发分的再燃效果随着水煤浆浓度的降低而升高,随着煤阶的降低而增加。另外,挥发分含量相同,含氮量高的再燃效果要好一些。再燃区反应温度的升高有益于水煤浆挥发分的释放以及再燃反应。挥发分作为再燃燃料时,再燃区烟气含氧量的影响最大,再燃效果随含氧量的增加而降低。制浆原煤粒径的大小对挥发分再燃的效果有所影响,随粒径的减少再燃效果略有增加。     

生物质再燃脱硝特性的实验研究

沉降炉实验结果表明,生物质再燃可以获得70%左右的脱硝效率。在1373 K温度范围内,随着温度的升高,棉秆、麦秆、梧桐木和松木的再燃脱硝效率均有提高。为保证较高的脱硝效率,再燃区过量空气系数、再燃比以及停留时间应分别为0.6～0.8、20%和0.7 s左右。同时,燃料粒径对脱硝效率影响不明显。而随着NO初始浓度的增加,脱硝效率得到相应的提高。     

水煤浆再燃降低锅炉NOx排放的实验研究

为明确锅炉采用水煤浆再燃技术时的整体NOx控制效果和影响因素,利用神华煤,在0.25 MW沉降炉上,分别以煤粉和水煤浆为再燃燃料,进行了再燃NOx控制实验。结果显示,水煤浆再燃时的脱硝效果优于煤粉;一定范围内,较高的再燃比有利于锅炉整体再燃脱硝;锅炉主燃区宜采用氧化性氛围,此时该处的过量空气系数与脱硝效果呈现二次曲线关系;水煤浆再燃脱硝率与再燃区过量空气系数成反比。实验证实,水煤浆是一种较优的再燃燃料,可被广泛应用,以实现对工业炉NOx排放的有效控制。     

低NOx改造方案中煤粉再燃风喷口位置的选择

针对国内某热电公司410 t/h四角切圆燃烧锅炉,基于CFD软件平台,采用常规煤粉做再燃燃料,在额定负荷下分别对原有方案和4种不同再燃风喷口位置的改造方案的炉内燃烧及污染物生成进行数值模拟,选择出最优方案实施改造。结果表明,再燃改造燃烧器区间增大,燃烧器区域容积热负荷qv降低,可以有效降低炉膛最高温度,从而抑制热力型NOx的生成。主燃区低氧燃烧可以抑制NOx的生成,使得进入再燃区具有较低的NOx浓度,还原效果更好。再燃风喷口位置越低,受主燃区的干扰越大,还原效果差;再燃风喷口位置越高,停留时间短,还原效果也差,同时炉膛出口烟温越高,飞灰含碳量也越高;选择合适的再燃风喷口位置,可以取得较好的还原效果。通过采用主燃区低氧燃烧,选择合适的再燃风喷口位置,以及燃尽风的作用,使得改造脱硝率达到47.66%,而且锅炉各参数运行稳定,同时锅炉热效率也略有增加,因此对于灰分较低的易燃尽烟煤来说,实施常规煤粉再燃改造可以获得比较满意的效果。工程实践表明,数值计算结果与实际运行数据吻合良好。