水泥工业NOx排放控制探讨

氮氧化物是化石燃料在燃烧过程中形成的.由于其特殊的形成机理,如何降低NOx排放是一项复杂的工作.火电厂NOx控制的燃烧技术已较为成熟,水泥窑炉与电厂锅炉有较大区别.本文就水泥窑炉的特点结合电厂锅炉的一些经验,阐述了水泥工业氮氧化物排放控制技术的现状,分析了低NOx燃烧器、分解炉及分级燃烧技术的各自优点及局限性,介绍了几种烟气脱硝技术,最后提出高固气比分解炉及合理组织分解炉燃烧是水泥工业有效控制NOx排放的技术措施.     

离线型分解炉内燃烧气氛对碳酸钙分解的影响

在燃烧与分解反应动力学方程的基础上，结合工厂实际的操作参数，定量分析了分解炉内燃烧气氛对碳酸钙分解反应的影响程度，为进一步探讨分解炉内燃烧与分解反应提供了理论参考。     

分解炉内不同煤质煤粉燃烧的数值模拟

针对一实际尺寸的分解炉建立数学模型，采用简化的PDF反应模型对3种不同煤质煤粉在分解炉内的燃烧过程进行了数值模拟。数值计算结果直观地展现了煤粉在炉内运动过程中的颗粒轨迹、挥发份释放速率、焦炭燃烧速率的详细情况，并对不同煤质煤粉进行了对比研究，为论依进一步研究分解炉内煤粉燃烧和碳酸钙分解的耦合作用提供了参考，为分析煤质与分解炉结构的适应性问题提供了理据。     

NS-A型分解炉系统冷模试验结果与分析

利用NS—A型分解炉十分之一的冷态模型测试了炉、窑两路气的管道阻力特性，分解炉内的流场及物料停留时间．测试说明：1要注意调节炉、窑两路气的管道阻力．以满足需要的流量分配；2分解炉内气体流动几乎是平推流，返混小．固气停留时间比较小，要使燃料充分燃烧，必须考虑足够大的炉容；3由于炉内物料有分层现象．减小了分解炉的有效容积，因此设计分解炉要尽量避免该种现象发生．     

涡流式分解炉内垃圾衍生燃料和煤粉燃烧特性的数值模拟

针对某实际生产线上的涡流式分解炉,采用Realizable k-ε模型、DPM模型、有限速率燃烧模型等对炉内的垃圾衍生燃料燃烧特性和煤粉燃烧特性进行了数值模拟研究,结合分解炉内温度场、组分浓度场及燃烧速率等展开综合分析。研究结果表明:与煤粉的燃烧特性相比,RDF的燃烧过程以挥发分燃烧为主,且其具有着火点低,燃烬速率快,燃烧温度低等特点;RDF与煤粉混烧时可促进煤粉的燃烧,且炉内温度均匀、稳定分布,未影响窑炉的稳定性。     

水泥分解炉内煤粉着火机理研究

针对水泥分解炉进行系统的煤粉着火实验研究,是提高分解炉燃烧效率,改善运行工况至关重要的问题,为全面了解分解炉工况下煤粉的着火过程,采用失重分析法,对煤粉的着火方式进行研究,进而对煤的低温燃烧着火机理进行讨论。结果表明：煤粉的低加速速度、低温燃烧条件下,无烟煤是非均相着火,贫煤是非均相一均相联合着火,烟煤有均相、联合着火两种方式。     

分解炉流场可视化方法研究

论述了运用科学计算可视化方法对分解炉炉内温度场进行研究的过程．首先建立了分解炉内气固两相流动，煤粉燃烧，CaCO3分解过程的数学模型及相应的数值解法思路．并介绍了建立炉内二维温度场和三维温度场的可视化技术方法。     

分解炉流场可视化方法研究

论述了运用科学计算可视化方法对分解炉炉内温度场进行研究的过程,首先建立了分解炉内气固两相流动,煤粉燃烧,CaCO3分解过程的数学模型及相应的数值解法思路.并介绍了建立炉内二维温度场和三维温度场的可视化技术方法.     

分解炉内温度场科学计算可视化研究

论述了运用科学计算可视化方法对分解炉炉内温度场进行研究的过程,首先建立了分解炉内气固两相流动,煤粉燃烧,CaCO3分解过程的数学模型及相应的数值解法思路．并介绍了建立炉内二维温度场和三维温度场的可视化技术方法．     

水泥熟料烧成系统NOx生成特性研究

利用德国Test0350烟气分析仪,采集了两种新型干法水泥生产线中窑尾烟室、分解炉底部、分解炉上部和每级旋风筒入口的烟气数据,分析表明:空气过剩系数、煤粉特性、燃烧气氛和SO2的浓度等对NOx的生成有一定的影响.合理组织分解炉底部煤粉燃烧,适当提高窑尾烟室CO浓度,使得窑头产生大量的NOx得到还原,降低NOx最终排放量...     

回转窑烧低挥发份煤技术的探究

低挥发份的煤，一般被认为不适合作回转窑的燃料。但通过对煤粉燃烧机理的详细分析和相应的实验研究，作者提出了一种新型的回转窑烧低挥发份煤的设想，这对于扩大回转窑燃料的使用范围，尤其是对于一些地方企业，能因地制宜地使用廉价的当地燃料，降低成本，提高经济效益，具有重要的实际意义。     

热泵替代油田燃油加热炉技术研究

油田燃油加热炉能耗较高,排放的烟气中二氧化硫、氮氧化物及烟尘严重超标,对环境污染严重,油田原油加热炉替代工程刻不容缓。对空气源热泵、污水源热泵的工艺原理、能耗计算、设备特点及替代油田燃油加热炉工艺的可行性进行研究,并对两种热泵技术替代油田燃油加热炉后的效益进行分析。通过研究得出,空气源热泵和污水源热泵技术是进行油田加热炉燃油替代的有效途径;利用空气源热泵和污水源热泵替代燃油加热炉后可以分别降低运行费用30%和45%以上,分别降低碳排量60%和75%以上。通过加热炉燃油替代,不但可以获得可观的经济效益,还可以有效降低二氧化硫、氮氧化物及烟尘的排放。     

混烧锅炉富氧燃烧的数值模拟

富氧燃烧会对煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧特性产生重要影响。以130 t/h煤粉和高炉煤气混烧锅炉为研究对象,采用Fluent流体力学软件,对助燃气体（O_2/N_2）在3种不同氧气体积百分数（21%,23%,27%）工况下煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧过程进行数值模拟。模拟得到3种工况下：炉内的温度场分布,烟气流场特性,火焰长度。模拟结果表明：随着氧气浓度的增加,燃料着火速度更快,燃烧更稳定,出口烟温逐渐降低,炉内烟气流速逐渐减少,强化了炉内传热效果,提高了锅炉热效率。     

车用天然气储气技术

天然气用作汽车的代用燃料，具有储量丰富、价格便宜；辛烷值高、燃烧充分；低硫、低氮、无灰、环境污染少等优点。但是，目前的压缩天然气储气技术存在储气压力高、储气量小、续驶里程短等缺点，严重制约着天然气汽车应用领域的扩展。对5种车用天然气储气技术进行了分析讨论后，指出了吸附储存和近临界流体储存天然气技术在天然气汽车领域将有着广阔的应用前景。     

Main influencing factors and coal fly ash characteristics of gasoues fuel reburning process

The unburned carbon concentration in fly ash and the influence of main factors on the reduction of nitrogen oxides during gaseous fuel reburning process were experimentally studied in a 36 kW down-fired furnace when five typical coals with different qualities were served as the primary fuel. It is found that the higher nitrogen oxide reduction efficiency can be obtained by reburning process when the coal used as the primary fuel contains more volatile matter. But under the optimizational operating conditions, both above 50% nitrogen oxide reduction and low carbon loss can be achieved by reburning process even though the primary fuel is the low-volatile coal. The experimental results show that the reasonable residence time in reburn zone is 0.6–0.9 s, the appropriate gaseous reburn fuel percentage is 10%—15% and the optimal average excess air coefficient in reburn zone is 0.8–0.9. These results extend the ranges of the key parameter values for reburning process with respect to that the low-volatile coals are used as the primary fuel. Foundation item: Projects(50806025; 50721005) supported by the National Natural Science Foundation of China     

CFD prediction of physical field for multi-air channel pulverized coal burner in rotary kiln

A 3-D numerical simulation with CFX software on physical field of multi-air channel coal burner in rotary kiln was carried out. The effects of various operational and structural parameters on flame feature and temperature distribution were investigated. A thermal measurement was conducted on a rotary kiln （4.5 m in diameter, 90 m in length） with four-air channel coal burner to determine the boundary conditions and to verify the simulation results. The calculation result shows that the distribution of velocity near burner exit is saddle-like; recirculation zones near nozzle and wall are useful for mixture primary air with coal and high temperature fume. A little central airflow can avoid coal backing up and cool nozzle. Adjusting the ratio of internal airflow to outer airflow is an effective and major means to regulate flame and temperature distribution in sintering region. Large whirlcone angle can intensify disturbution range at flame root to accelerate ignition and mixture. Large coal size can reduce high temperature region and result in coal combusting insufficiently. Too much combustion air will lengthen flame and increase heat loss.     

煤矸砖隧道窑余热利用设备优化配置数值模拟研究

以某煤矿煤矸砖隧道窑余热回收利用系统为原型,建立了煤矸砖隧道窑余热回收利用系统的数学模型,研究了煤矸砖隧道窑内燃烧、传热过程,分析了余热回收利用设备分别放置在燃烧段、冷却段、燃烧段和冷却段连接处时隧道窑内的温度分布,模拟结果表明,取热设备的安装位置对隧道窑内温度分布,特别是对燃烧段温度有一定的影响,为保证矸砖烧制质量,应考虑取热设备安放位置对燃烧段矸砖温度的影响.     

氮气对人工煤气抑爆技术的实验研究

在理论分析及大量实验的基础上,通过向爆炸场加入惰性介质氮气用以改变可燃气体爆炸极限的方法对多元爆炸性混合气体人工煤气抑爆技术进行了实验研究．结果表明,惰性介质氮气可以缩小人工煤气爆炸极限的范围,提高爆炸下限,降低人工煤气的可燃性;当惰性介质氮气达到一定的浓度后,可将人工煤气惰化为不可燃气体,抑制其爆炸的发生,从而解决了人工煤气的安全问题．     

陶瓷窑炉中富氧燃烧的传热特性和节能效果分析

为研究富氧燃烧技术在陶瓷窑炉中的实际传热现象,以液化气为燃料在富氧燃烧试验台上进行富氧试验。研究不同富氧燃烧条件下,烟气的组成和辐射率、烟气热损失及燃料消耗量的变化,结合火焰空间系统零维传热数学模型,分析富氧燃烧对传热过程及节能效果的影响,探讨提高空间传热效率、降低能量损失的有效途径,为富氧技术在陶瓷窑炉中的实际利用提供可靠依据。研究结果表明:在富氧燃烧过程中,随着氧浓度的增加,烟气量的减少,烟气中的CO2和H2O体积浓度增大,烟气发射率增大,尤其是当氧浓度达到24%～30%时迅速增加,辐射换热能力增强;换热空间的传热能力明显增强,有利于热利用效率的提高;烟气所造成的热损失减少,热利用率得到提高;在维持一定窑炉温度时,燃烧消耗量下降,相对节能效果在氧浓度偏高的状态下较为明显。     

Boiler combustion optimization based on ANN and PSO-Powell algorithm

To improve the thermal efficiency and reduce nitrogen oxides(NOx)emissions in a power plant for energy conservation and environment protection,based on the reconstructed section temperature field and other related parameters,dynamic radial basis function(RBF)artificial neural network(ANN)models for forecasting unburned carbon in fly ash and NOx emissions in flue gas ware developed in this paper,together with a multi-objective optimization system utilizing particle swarm optimization and Powell(PSO-Powell)algorithm.To validate the proposed approach,a series of field tests were conducted in a 350 MW power plant.The results indicate that PSO-Powell algorithm can improve the capability to search optimization solution of PSO algorithm,and the effectiveness of system.Its prospective application in the optimization of a pulverized coal(PC)fired boiler is presented as well.