高浓度煤粉燃烧过程中燃料N释放特性实验研究

高浓度煤粉燃烧是一种新型的洁净煤燃烧技术,具有高效低污染排放特性.在一维火焰炉与同定床反应器实验台上,对不同煤种、粒径、炉温在不同煤粉浓度下燃料N的释放特性进行了实验研究.实验结果表明:煤种不同,燃料N的释放特性差异明显.挥发分越高,燃料N最大释放率对应的煤粉浓度越低;煤粉粒径越小,燃料N在不同煤粉浓度下的释放率越高;炉温越高,燃料N越容易释放,燃料N主要以挥发分N的形式释放出来.随着煤粉浓度的递增,NOx转化率与燃料燃尽率均呈单调递减趋势,高浓度煤粉燃烧有利于低NOx的排放,但煤粉浓度过高,对煤粉的燃尽不利.在高浓度煤粉燃烧过程中,煤粉与空气的充分混合及合理选取过量空气系数至关重要.     

高浓度煤粉燃烧低NOx排放特性的试验研究

为了探讨高浓度煤粉燃烧对NOx排放特性影响的内在机理，在一维火焰炉试验台上，对3种典型煤在不同煤粉浓度燃烧下的NOx前驱物HCN与NH3在主燃区进行了测试，对气相催化还原剂CO及沿炉膛轴向的NOx释放特性进行了分析。试验结果表明：与常规浓度相比，高浓度煤粉燃烧条件下的NOx排放量最大可降低2.2倍。对于不同煤种，最大限度抑制NOx排放的最佳煤粉浓度控制在过量空气系数0.7左右，煤粉燃烧过程中的NOx主要在着火区距炉膛入口0.2~0.4m处产生。在高煤粉浓度下，燃料氮向HCN与NH3的转化率均远远低于常规浓度，同时燃烧过程中产生的大量CO对NOx还原分解的加速是高浓度煤粉燃烧低NOx排放的关键所在。     

麦秆热解过程中氮迁移特性的试验研究

在氩气气氛下，利用热重-傅里叶红外光谱联用技术研究麦秆热解过程中含氮气体NH3、HCN、NO及HNCO等的析出及分布特性。揭示生物质挥发分中含氮化合物的主要存在形态和转化率。结果表明：热解条件影响生物质燃料氮的析出分布。升温速率提高，NH3及HCN的析出总量减少，但NO及HNCO的析出总量呈增加趋势；麦秆粒径增加，热解产生的含氮气体的析出量减小。NH3所占份额增加明显，HCN/NH3质量比减小。粒径越小，HNCO及NO在含氮气体中所占份额越大；热解终温升高，NH3及HCN的析出量增加，HNCO及NO的析出量减小。低温热解，残留在焦中的氮含量较高。     

不同温度时煤热解中HCN／NH3的析出与CFB锅炉中NOx生成的关联性研究

为研究快速热解时煤中HCN／NH3的析出规律与燃用此煤的循环流化床锅炉NOx生成趋势的关联性,一方面在高温沉降炉上,定速率给煤粉在830,880和930℃的温度下热解,分析产物中HCN／NH,的析出规律;另一方面在CFB锅炉上,稳定煤量时调整床温在830,880和930℃下运行,分析烟气中NOx的生成趋势,研究两方面的关联性。研究表明：随着温度的增加,HCN的热解析出量先略微减小后增加,NH,是先增加后减少,煤中不同的氮大量热分解产生HCN／NH,的温度区间不同。随着温度的增加,热解中析出的NOx前驱物与锅炉中生成的NOx均增加。煤样中Nq前驱物的热解析出规律随温度增加的变化会引起CFB锅炉生成NOx的增加,认为燃煤CFB锅炉存在一个NO。转化临界温度。     

超细化煤粉在热解条件下氮的迁移特性试验研究

采用DTG(热重/差热分析仪)和GC-MS(气相色谱质谱联用仪)对鹤岗、铁法、准噶尔煤超细化煤粉进行热解试验,研究试验条件对氮氧化物的前驱物NH3、HCN和NO的影响。结果表明粒径小于20μm的超细煤粉含氮气体的释放量最少,而中等粒径的煤粉(30~40μm)氮化物的排放总量最大,50μm以上粒径煤粉居中;同一煤种不同粒径的煤样在热解过程中HCN的释放规律较为接近,分别在300~600℃温度范围和1000~1200℃温度范围内出现最大析出峰;随升温速率增加含氮气体的产物分布产生滞后现象;煤种对不同粒径范围的煤样含氮气体释放的影响不同,当粒径在0~10μm范围内,热解过程含氮气体释放量不与煤中含氮量成正相关,而在中等粒径范围(30~40μm范围内)则相反。     

低挥发分煤燃烧特性及NO_x生成规律的试验研究

利用热天平对低挥发分煤的燃烧过程进行了研究,确定了低挥发分煤的燃烧特性。采用固定床反应器,系统研究低挥发分煤的NOx释放规律。试验结果表明:低挥发分煤的着火温度较高,可燃性较差,稳燃和燃尽性能尚可。随着温度的升高,低挥发分煤的NOx转化率随之降低;对于低挥发分煤而言,存在一个最佳粒径,在此粒径下煤种的NOx转化率最小,不同煤种的最佳煤粉粒径各不相同;当氧浓度增大时,煤种的NOx转化率也相应增加。试验结果与实际锅炉燃烧情况比较吻合,对于锅炉燃烧过程中NOx的控制有一定的参考意义。     

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。     

新型乏气热风复合送粉系统低NO_x燃烧特性的数值模拟研究

乏气热风复合送粉技术可以将制粉乏气送入一次风系统进行送粉,避免低煤粉浓度的三次风对煤粉燃尽和氮氧化物(NOx)排放的不利影响,基于此,提出一种利用制粉乏气转移与热风进行复合送粉的新型多煤种适应性的低NOx低氮燃烧技术。通过数值模拟方法研究了新型低NOx燃烧系统乏气转移对NOx排放质量浓度和煤粉燃尽过程的影响,结果表明,新型系统的乏气转移量增加,虽然会使得煤粉燃尽率略有下降,但是可以显著降低NOx排放质量浓度。在实炉测试时乏气转移系统后锅炉效率能达到94%,NOx排放质量浓度为207 mg/m3(φ(O2)=6%),各项指标优良,表明该系统具有显著的低NOx燃烧效果,实用性强。     

煤热解过程中氮分配规律的试验研究

利用热重分析仪对煤的热解过程进行试验研究,考察不同终止温度和试样粒径对烟煤或无烟煤中挥发分氮和焦炭氮转化率的影响.结果发现：碳化程度深的煤热解时,氮更多地保留在煤焦中,反之氮更容易随挥发分析出,形成气态含氮产物;高温有利于氮从煤焦中析出;煤的粒径对挥发分氮析出作用明显,煤粉越细,挥发分氮转化率越高.     

不同种类煤粉燃烧NOx排放特性试验研究

为研究煤粉燃烧过程中NOx的排放特性，在一维煤粉燃烧实验台上，对单煤及其混煤进行NOx析出特性的燃烧试验研究，具体分析煤质特性、燃烧工况对NOx排放特性的影响，在试验的基础上，对NOx的排放规律进行理论探讨。试验结果表明：煤中的挥发分含量、含氮量、煤粉细度和过量空气系数对NOx的排放浓度有较大的影响；煤中挥发分、含氮量含量高，NOx排放浓度也高；在富燃情况下，煤粉越细，NOx排放浓度就越小。对优化燃烧、控制NOx排放有一定的指导意义。     

煤粉在循环流化床高温空气下的燃烧与NOx排放

高温空气燃烧技术具有低污染物排放的优越性能，有望应用于煤粉的燃烧。搭建了煤粉高温空气燃烧热态试验台，由下行火焰的煤粉燃烧室和提供高温空气的循环流化床组成，煤粉燃烧室内径为220 mm、高3000 mm。用一种烟煤做了燃烧试验，试验结果表明：煤粉燃烧室上下温度均匀；煤粉燃烧室上部的还原区当量系数为0.8时，NOx排放水平在252~294 mg/m3之间，低于国家2003年制定的火电厂污染物排放标准35%~44%；循环流化床提供的高温空气中NOx的浓度对煤粉燃烧室内煤粉中的N向NOx的转化比影响很小；煤粉中的N向NOx的转化比可降低到25%。 关键词：高温空气燃烧；循环流化床；煤粉；氮氧化物     

三次风对四角切圆锅炉燃烧和NOx排放的影响

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,对在额定负荷下单磨、双磨和无磨3种不同运行方式炉内的流动、燃烧及污染物生成进行数值模拟计算。计算结果表明,无论是单磨、双磨还是无磨运行,炉内最高温度均出现在燃烧器区域,温度分布与各组分浓度分布有着对应关系,高温区对应CO高浓度区和CO2,O2低浓度区。炉膛出口NOx浓度的高低顺序是：无磨最高,单磨次之,双磨最低。其主要原因是单磨运行形成的空气分级燃烧使得主燃烧区达到低氧燃烧,以及三次风含煤粉的再燃作用;双磨运行三次风量和含粉量更多,空气分级作用和再燃作用更强。炉膛出口烟温的高低顺序是：双磨最高,单磨次之,无磨最低。3种运行状态下的燃尽过程中HCN和焦炭N的氧化使得NO在炉膛高度沿程均有上升趋势。工程实践表明,数值计算结果与实际运行数据吻合良好。     

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。     

200MW四角切圆燃烧锅炉改造工况数值模拟

煤粉再燃是降低NOx排放的一项新技术。利用CFD软件平台，采用数值模拟方法对某电厂200MW四角切圆燃烧锅炉改造前后炉内燃烧状况进行研究。改造方案1采用空气分级，方案2在1基础上，增加细粉再燃。计算结果表明：改造后在最上面一层一次风喷口的高度区域，温度骤然下降，而CO浓度很高，形成一个相对低氧，低温的还原性气氛区域。再燃降低NOx48．9％左右。改造后煤粉燃尽率下降且燃尽所需时间也增加，降低了电厂的经济性。煤粉颗粒在炉内运动具有很大随机性，停留时间差异很大。平均而言，煤粉喷入高度越高，停留时间也越短。     

煤粉燃烧炉膛沿程NOx释放规律的研究

对一维炉内煤粉燃烧，炉膛沿程NOx的释放规律进行了数值模拟和试验研究。研究结果表明：炉内温度升高，NOx的析出峰值升高，位置前移，温度达到一定值后，随温度的升高, NOx 的释放量又呈下降趋势；煤中含氮量越多，NOx释放量越大，NOx的析出峰值位置，随煤种碳化程度的增加而逐渐后移；随过量空气系数的增加，NOx释放量呈明显增加的趋势；NOx的释放量与煤粉粒度的关系中，存在一个煤粉平均粒度临界值dc，当煤粉粒度d≤dc时，随煤粉粒度的减小，NOx的释放量减小，当煤粉粒度d>dc时，随煤粉粒度的减小，NOx的释放量增大；模拟计算同试验结果吻合较好。     

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.     

大型循环流化床锅炉的燃烧优化设计

介绍了循环流化床(CFB)锅炉的燃烧形式,细颗粒燃料在CFB中的燃烧特性和存在问题。为了改善细颗粒燃料在CFB中的燃烧环境,提出热风送粉方式对其进行加热和混合,通过燃烧器预燃后送入炉膛燃烧的方案。通过这种方式,部分改善了细颗粒燃料的缺氧燃烧情况,实现了对炉膛内氧量分布的优化;并通过部分细颗粒燃料的预燃烧,提高了炉膛下部温度,促进燃料燃烧,抑制难燃燃料的后燃问题。     

褐煤的超细粉再燃中Nox的生成与还原的数值模拟

对CRF(Combustion Research Facility)炉中褐煤的1种常规燃烧和6种超细粉再燃工况进行了数值模拟，模拟所得工况2和工况3的NOx含量分布与中试试验数据较好地吻合。计算结果显示褐煤的超细粉再燃在很大程度上减少了NOx的出口排放，与常规燃烧相比脱除率达到了58．20％～75．06％。同时也对超细粉再燃的再燃区和燃尽区中NOx的生成与还原进行了分析，炉膛出口NOx的含量不仅决定于再燃区NOx的还原率，还决定于燃尽区NOx的新生成。