烟气再循环对金属纤维表面燃烧器NO_x排放和燃烧稳定性的影响

结合全预混金属纤维表面燃烧器和外部烟气再循环燃烧技术,在350 kW卧式燃气锅炉上进行了实验研究.研究了负荷、过量空气系数和烟气再循环率对CO、NO_x排放和燃烧稳定性的影响.结果表明:负荷变化对NO_x排放无明显影响;过量空气系数越大,NO_x排放越低,但系统热效率随之降低;不采用烟气再循环技术时,NO_x排放低于30 mg/m3时过量空气系数需大于1.73,此时系统热效率低于92.1%;如采用23%的烟气再循环率,实现上述相同NO_x排放水平仅需过量空气系数大于1.3,系统热效率比无烟气再循环时高1.3%;随着烟气再循环率的增大,火焰燃烧不稳定加剧.出现炉膛震动时的烟气再循环率极限值随着负荷的增大而逐渐提高.     

1000MW机组燃烧调整对NO_x排放影响

在1 000MW机组锅炉上进行了燃烧调整试验,通过改变过量空气系数、机组负荷、燃尽风率和配风方式,对烟气NO_x的排放规律进行了研究。结果表明:随着过量空气系数的增大,NO_x排放浓度显著增大,锅炉排烟热损失呈上升趋势,飞灰含碳量呈下降趋势。锅炉负荷对NO_x排放的影响主要来自燃料量、炉膛温度、氧浓度等多方面因素的综合影响,随着锅炉负荷下降,过量空气系数增大,烟气NO_x排放浓度呈缓慢下降趋势,单位质量燃料的NO_x转化率有所升高。增大炉膛的燃尽风率可显著降低烟气NO_x排放浓度。在燃尽风率较低的燃烧工况下,NO_x排放浓度对燃尽风率的变化尤为敏感。与均等配风方式相比,束腰配风方式可降低炉膛主燃料区的氧浓度,使烟气NO_x排放浓度下降。     

福建省中小型燃气锅炉NOx排放现状研究及控制建议

调研分析了福建省现有1933台燃气锅炉的分布区域及蒸发量分布情况,对其中277台燃气锅炉的NO_x排放情况进行了实测,测试结果排放达标率为90.97%,建议通过合理调整炉膛内燃烧工况,采用低NO_x燃烧器、烟气再循环、全预混表面燃烧以及空气分级燃烧等技术降低NO_x生成与排放,为福建全省燃气锅炉环保政策制定与实施提供基础数据与借鉴。     

锅炉低负荷运行时NOx排放偏高的原因分析及调整措施

某电厂采用四角切圆燃烧机组,由于需要长期低负荷运行,存在NO_x排放偏高的问题。通过研究NO_x生成机理以及实际降低NO_x排放的方法,提出降低NO_x排放的调整措施。通过对四角切圆燃烧机组实际燃烧调整,包括煤粉细度调整,过量空气系数调整,燃烧器一、二次风门及分离燃尽风风门调整,低负荷情况下不同燃烧器使用配合调整,控制炉膛内不同区域的过量空气系数。在保证燃烧稳定及锅炉效率的前提下大幅降低NO_x排放。验证分级燃烧降低NO_x排放的实际效果,对优化运行提供建议。     

甲烷在过量焓燃烧器内的燃烧特性

设计了一个通道截面为7 mm x0.6 mm的等速螺线过量焓微燃烧器,并在其中完成了CH4/空气预混气的燃烧实验.通过数据采集系统得到了微燃烧器端面的温度分布,使用气相色谱法分析了烟气成分.实验结果表明,过量焓燃烧器能够通过逆流换热有效地实现热量回收,提高可燃预混气进入燃烧区前的温度,有利于微尺度火焰的稳定,并在较宽的空气过量系数范围内实现甲烷/空气预混气在燃烧器的中心稳定燃烧.当空气过量系数大于1时,甲烷可以实现完全燃烧;当空气过量系数小于1时,烟气中存在H2和CO,但无残留的甲烷.     

金属纤维燃烧器内沼气全预混燃烧数值模拟

为了研究沼气中CO_2含量、进气速度大小以及过量空气系数等对于沼气的全预混燃烧情况的影响,本文介绍了沼气全预混金属纤维燃烧器,建立了二维金属纤维燃烧器物理模型及数学模型。在Fluent中将金属纤维看作是多孔介质区,并模拟各工况的燃烧情况,然后对各种影响因素进行分析。结果表明,过量空气系数为1~1.25范围内沼气的预混燃烧CO、NO_x排放都较低;进口流速增大使得高温区扩大,燃烧温度上升,CO和NO_x减小趋势放缓;随着沼气中CO_2含量的增大,燃烧速率变小,火焰稳定性变低,沼气中CO_2含量接近50%时仍是可燃的。     

新型工业煤粉锅炉运行及排放特性试验研究

为了改善工业煤粉锅炉的NO_x排放特性并保证其燃烧效率,对某新型空气分级燃烧器进行了现场试验.通过改变煤种、过量空气系数及三次风开度,分析了锅炉NO_x及CO排放质量浓度的变化规律,同时采用反平衡法对锅炉的热效率进行了测算.试验结果表明,工业煤粉锅炉能达到较高的热效率;煤中氮含量及挥发分含量与NO_x的生成具有一定的相关性,氮含量越高,NO_x排放质量浓度越高,挥发分含量越低,NO_x排放质量浓度越高;过量空气系数和三次风开度不仅影响锅炉燃烧效率,而且对NO_x排放的影响也较为显著.研究发现,试验锅炉的排烟氧含量(质量分数)应控制在2.5%~2.6%之间较为合理,三次风开度为39%时NO_x排放质量浓度最低.     

新型烟气再循环技术对链条锅炉NO_x脱除的试验研究

在一台46 MW链条炉排热水锅炉上,采用基于上下多级配风的新型烟气再循环技术进行了低氮氧化物(NO_x)排放改造。并针对改造后不同锅炉负荷的烟气再循环比率、过量空气系数、烟气再循环实现形式等因素对NO_x排放的影响逐一进行了试验研究。结果表明:当烟气再循环率为15%,过剩空气系数为1.5,采用上下多级配风式烟气再循环技术时,该链条炉的NO_x排放达到最优,最高脱硝效率达27.3%。试验表明多级同时烟气再循环配风方式明显优于仅底部喷风方式,平均脱硝效率可优化6%。     

低NO_x燃烧器对重油低氮燃烧特性的影响

为降低燃油注汽锅炉燃烧过程中产生的氮氧化物(NO_x)含量,设计了1种适用于重油燃烧的低NOx燃烧器,在0.8 MW的卧式炉试验台上进行燃烧试验,研究了中间射流、燃烧区喷水以及烟气再循环等措施对重油燃烧特性以及NO_x生成的影响.结果表明:中间射流的速度、喷水量以及烟气再循环率对燃烧稳定性和NO_x的生成具有重要的影响,采用50 m/s的中间射流速度、25%的喷水量以及20%的烟气再循环率时实现了烟气中NOx排放从原先的865 mg/m~3(折算为φO2=3.5%)降低至508 mg/m~3(折算为φO2=3.5%),NO_x排放降低41.2%.     

基于波瓣旋流燃烧器的甲烷燃烧污染物排放特性

贫燃预混燃烧方式是抑制燃烧过程中NO_x生成的方法之一,但易出现燃烧不稳定现象.针对这一问题,试验采用波瓣旋流燃烧器,研究了当量比、预混气分级比、预混气分级形式对NO_x和CO排放规律、燃烧室声压峰值及火焰形态的影响.结果表明,随着当量比的减小,烟气中NO_x浓度减小,而CO浓度上升.旋流侧流量/波瓣内侧流量减小时,烟气中NO_x浓度降低,CO浓度增大.通过调节旋流器和波瓣外侧预混气分级比,NO_x和CO的排放浓度都有所下降,并在旋流侧流量、波瓣内侧流量、波瓣外侧流量分级比为6∶0∶4时浓度较低.燃烧室内声压峰值随当量比的减小而增大.当量比为0.60,预混气分级比为5∶0∶5时,燃烧室声压峰值最低,燃烧较为稳定.     

生物质粉体在低NO_x燃烧器中燃烧的实验研究

为降低生物质直接燃烧过程污染物排放,提高燃烧效率,在给料量为12 kg/h的低NO_x生物质粉体燃烧器中进行燃烧实验,探究燃烧温度、过量空气系数(ER)和一、二次风比值对生物质粉体燃烧效率,NO_x、SO_2等污染物生成的影响。实验表明,燃烧效率与温度成正比。在800℃以下时,升高燃烧温度能显著提高燃烧效率;而在800℃以上时,温度对燃烧效率影响不大,但均能达到90%;实验结果还表明,当燃烧温度为800℃,过量空气系数为1.2,且一、二次风比值为60∶40时是实验条件下最佳工况点,此时效率为90.8%,NO_x浓度为282.94 mg/m3,SO_2含量为52.71 mg/m3。     

直流燃油MILD燃烧湍流介观特性研究

以尺寸φ410 mm×1 930 mm实验炉膛为对象,采用数值模拟的方法研究了燃油燃烧器参数(射流速度、射流间距、再循环烟气量、炉膛热负荷等)对炉内燃烧特性以及湍流介观特性的影响,根据湍流燃烧无量纲准则数判定燃油MILD燃烧模式。研究结果表明:当烟气再循环率为20%,空气高速射流速度为150 m/s,且空气喷嘴所在的圆环直径为炉膛直径的0.5~0.65倍时,炉膛内可建立燃油MILD燃烧模式,其火焰锋面的湍流介观参数位于湍流分区图中的良搅拌反应器区域,即l/l_F1,Re_T1,Ka_δ1,Da1。燃油在MILD燃烧工况燃烧时,炉内温度峰值降低,氧浓度基本小于3%,炉膛出口NO_x排放浓度小于80 mg/m~3(标态)。     

燃气锅炉轴向空气分级燃烧NOx生成特性研究

通过实验与数值模拟研究了轴向空气分级对甲烷燃烧过程NO_x生成的影响,并在一台45 t/h燃气锅炉上进行了工程验证。结果表明,一次风过量空气系数0.8、还原区停留时间为1 s时,NO_x排放浓度可降低30%。工业现场试验表明联合采用低氮燃烧器、空气分级和烟气再循环等技术后NO_x减排达80%以上。     

空气分级燃烧对降低燃油炉NO_x排放的试验研究

为了解决现有燃油炉NO_x排放超标的问题,对现有燃油炉的结构进行改造,实施了空气不分级燃烧和分级燃烧对降低NO_x排放的对比性试验。在空气不分级燃烧时,得到O2浓度是影响NO_x的重要因素,可以采用低氧燃烧来降低NO_x的浓度以满足排放要求,并得到不同负荷下低氧燃烧的过量空气系数范围;采用空气分级燃烧时,通过控制一次风α_1和二次风α_2的送入量,使燃油炉NO_x排放的浓度进一步降低以符合国家更严格的排放标准。     

基于反扩散火焰的低NOx旋流燃烧器数值模拟

采用非预混稳态小火焰模型（Steady Flamelet Model,SFM）耦合110步甲烷燃烧简化机理和Realizable k-ε模型对反扩散-旋流低氮燃烧器进行模拟,对比分析了不同旋流角度（30°,45°和60°）及过量空气系数（1.05,110,115和1.20）下燃烧时燃烧室内各截面轴向速度分布、中心截面温度及NOx质量浓度分布。详细研究了燃烧室内天然气与空气的燃烧特性及NOx的排放规律。模拟结果表明：随着旋流叶片角度逐渐增大,燃烧室内回流作用逐渐增强,导致火焰长度变短、燃烧室内最高温度及出口NO质量浓度逐渐降低;在旋流叶片角度为60°时,出口NO质量浓度仅为114 mg/m3;随着过量空气系数逐渐增大,火焰末端温度逐渐提高,导致燃烧室出口NO排放量逐渐增大;在过量空气系数为1.2时,出口NO质量浓度达到294 mg/m3,相比于过量空气系数为1.05时,其NO排放量增加153%。     

垃圾焚烧炉烟气再循环改造的数值模拟与试验研究

对山东某500 t/d垃圾焚烧炉排炉烟气再循环技术改造项目进行了研究,重点关注了烟气再循环对脱硝效果、燃尽率和运行经济性的影响.对六种焚烧炉运行工况进行了现场试验和数值模拟,数值模拟结果在火焰形态、温度分布、NO_x变化趋势等方面与运行结果吻合良好.研究结果表明烟气再循环率对垃圾焚烧炉内NO_x生成影响较大;NO_x同时受炉内温度与O2含量的影响,过量空气系数越小NO_x排放越低;相比改造前,烟气再循环可以实现在不提高运行费用的条件下联合SNCR将NO_x排放控制在100 mg/m3以下.经济性分析结果表明,烟气再循环技术相比其他脱硝技术具有较为明显的环保效益和经济效益,并且几乎不影响料层燃尽.     

116MW燃气热水锅炉的超低氮燃烧改造

华源竹木厂现有1台116MW热水锅炉,燃料为天然气,NO_x的原排放浓度为89.75 mg/m~3,采取超低氮燃烧器+燃尽风技术及烟气再循环技术的方法成功将NO_x的排放指标降低至小于14mg/m~3,NO_x指标覆盖锅炉全负荷,锅炉运行安全稳定。介绍了本次超低氮改造的路线,阐述本次改造中超低氮燃烧器、燃尽风技术及烟气再循环技术的优点,总结了燃气锅炉超低氮改造的改造技术路线,为后续燃气锅炉的超低氮燃烧改造提供了参考。     

循环流化床锅炉炉膛低氧燃烧加尾部补燃降低NOx排放的试验研究

在1台70 MW循环流化床工业热水锅炉上,应用炉膛低氧燃烧加尾部烟道补燃技术,降低锅炉的NO_x原始排放浓度。通过降低炉膛内过量空气系数,使炉膛和旋风分离器内呈低氧燃烧状态。由于高温烟气中有残炭和CO的存在,抑制了NO_x生成,同时能够促进NO_x向N_2转化,从而降低了高温烟气中NO_x含量。从旋风分离器中心筒喷入补燃风,可将由于炉膛低氧而未完全燃烧的残炭和CO燃尽,保证了锅炉燃烧效率。采用炉膛低氧燃烧加尾部补燃技术,锅炉的NO_x原始排放浓度从393 mg/m~3降低至115 mg/m~3(@6%O_2),CO的排放浓度控制在4×10~(-6)。     

流态化燃烧NO、N2O和SO2同步排放试验研究

研究了热态流化床实验台中燃烧褐煤、烟煤和无烟煤时SO_2、NO和N_2O同步排放浓度随过量空气系数、燃烧温度和钙硫比的变化规律。试验中过量空气系数变化范围为0.8～1.8,燃烧温度变化范围为750～950℃,钙硫比变化范围为0～3。结果表明:过量空气系数增加时NO和N_2O的排放浓度增加,SO_2排放浓度先增加后降低;燃烧温度增加时NO排放浓度增加,N_2O排放浓度降低,SO_2的排放浓度增加;加入碳酸钙后NO排放量增加,N_2O和SO_2的排放量减少。加入碳酸钙后可以有效降低SO_2排放,同时会使NO排放增加、N_2O排放降低;烟煤、无烟煤和褐煤燃烧时NO、SO_2和N_2O随过量空气系数的变化规律存在差别。     

烟气再循环对350 k W燃气锅炉超低氮燃烧工况稳定性的影响

对采用外部烟气再循环技术的350 k W全预混表面燃烧燃气锅炉在不同负荷和烟气再循环率下的排放和燃烧稳定性进行了实验研究。结果表明,烟气再循环的引入可以有效降低锅炉NO_x排放至30 mg/m~3以下。加设烟气再循环后,随着烟气再循环率的增加,炉膛内频率在20～30 Hz之间的压力振幅先增加后减小,与此同时2 Hz左右的压力振幅逐渐增大,燃烧不稳定程度加剧,直至喘振发生。喘振发生时,燃烧室强烈的压力振荡将沿着再循环管道传递回燃烧室,并对燃烧室压力场产生进一步影响,导致压力振荡在传递过程中被放大,最终导致火焰熄灭。