基于完全燃烧模型下市政垃圾衍生燃料在水泥窑分解炉内热贡献的研究

基于燃料的完全燃烧模型,对市政垃圾衍生燃料(RDF)的燃烧特性进行了分析,并对其在分解炉内的热贡献进行了模拟计算。结果表明:入窑基RDF完全燃烧时最小燃烧空气量A_(min)为0.335 Nm~3/MJ,最小燃烧废气量V_(min)为0.463 Nm~3/MJ,均大于煤粉;对于入炉温度为20℃的入窑基RDF,当助燃空气温度为850℃时,其绝热燃烧火焰温度可达1 595.9℃,对分解炉的热贡献为4.57 MJ/kg,热量利用率为72.2%,即分解炉内喂入4.95 t(低位热值为6.30 MJ/kg)入窑基RDF与1 t(低位热值为24.49 MJ/kg)煤粉产生的发热量相当,该理论计算替代量与实际生产数据的偏差率仅为3.2%;最后计算了不同水分下的临界灰分以及对应的RDF临界热值,并给出了RDF的热贡献分区用于指导水泥窑协同处置生产实践。     

基于完全燃烧模型下市政垃圾衍生燃料在水泥窑分解炉内热贡献的研究#br#

基于燃料的完全燃烧模型,对市政垃圾衍生燃料（RDF）的燃烧特性进行了分析,并对其在分解炉内的热贡献进行了模拟计算。结果表明：入窑基RDF完全燃烧时最小燃烧空气量Amin为0.335Nm3/MJ,最小燃烧废气量Vmin为0.463Nm3/MJ,均大于煤粉;对于入炉温度为20℃的入窑基RDF,当助燃空气温度为850℃时,其绝热燃烧火焰温度可达1?595.9℃,对分解炉的热贡献为4.57MJ/kg,热量利用率为72.2%,即分解炉内喂入4.95t（低位热值为6.30MJ/kg）入窑基RDF与1t（低位热值为24.49MJ/kg）煤粉产生的发热量相当,该理论计算替代量与实际生产数据的偏差率仅为3.2%;最后计算了不同水分下的临界灰分以及对应的RDF临界热值,并给出了RDF的热贡献分区用于指导水泥窑协同处置生产实践。     

水泥分解炉煤/生物质耦合预热特性试验

在干法水泥生产技术中，分解炉内燃料燃烧和原料分解对水泥质量和污染物排放有重要影响。与燃料直接注入分解炉燃烧相比，燃料经循环流化床预热处理后再注入分解炉燃烧不仅可以提高分解炉内燃烧性能，减少有害气体排放，同时预热处理也可以增加水泥分解炉的燃料适应性。主要研究煤与生物质混合燃料在进入分解炉前由循环流化床预热后的预热特性，即不同因素对固相预热燃料和煤气的影响。研究表明：氧碳比(单位时间内O₂与C的摩尔质量比)的增大会导致预热炉内反应和颗粒碰撞更为剧烈，导致预热燃料粒径减小；同时氧碳比增加会使煤和稻壳耦合预热产生的焦炭灰分增加，其他组分减少；外热源升温可明显提升CO、CH₄、H₂等煤气有效燃烧组分的生成，提高固相燃料中各组分的转化率。     

助燃空气加湿对燃气锅炉低氮燃烧性能的影响

为降低燃气锅炉的NO_x(氮氧化物)排放质量浓度,可以利用助燃空气加湿方法实现燃气锅炉降氮,重点针对该方式的燃烧过程和实施效果开展模拟与实验研究。研究不同助燃空气含湿量对燃气锅炉排烟温度、NO_x排放质量浓度的影响规律。结果表明,助燃空气加湿可以明显降低炉膛出口的NO_x平均排放质量浓度。当助燃空气加湿至76.90 g/kg时,燃气锅炉的NO_x排放质量浓度可降低至38.05 mg/m³,降氮效率高达71.96%。当助燃空气含湿量高于57.30 g/kg时,炉膛出口的CO质量浓度增长率急剧增加,燃烧的稳定性变差,继续提高助燃空气中的水蒸气含量不利于燃气锅炉的稳定运行。提出的助燃空气加湿技术为已有燃气锅炉的低氮改造方面提供技术参考。     

垃圾衍生燃料（RDF）特性对水泥分解炉协同处置的影响

垃圾衍生燃料（RDF）部分替代传统化石燃料是生活垃圾无害化处置的重要途径。RDF的颗粒形状、尺寸、处置量等会对其在分解炉内的运动轨迹、燃烧过程等造成巨大影响。本文采用CFD模拟研究了处置量、水分含量、粒径大小对RDF在分解炉内运动轨迹、燃尽率的影响。结果表明：当RDF由分解炉中部喂入后,粒径＜10 mm的RDF会随烟气向上运动;粒径≥10 mm的RDF会沉降至分解炉锥部。当RDF处置量由7 t/h增加至15 t/h后,落入烟室的RDF比例由60%增加至67.5%;当RDF水分含量由25%降低至10%时,整体燃尽率由62.94%提高至68.62%;当RDF平均粒径由10 mm降低至5 mm后,RDF整体燃尽率由62.94%提高至85.83%。     

甲乙酮装置热媒炉低氮燃烧技术改造

甲乙酮装置热媒炉烟气中NO_x的含量大约为130 mg/m³，从NO_x生成机理出发，采用分级燃烧技术、助燃空气-烟气内循环技术、燃料-烟气内循环技术和二次风布置技术相结合的改造方案，可显著降低热媒炉烟气中NO_x排放浓度。NO_x排放浓度从改造前的130mg/m³下降至45 mg/m³以内，满足当地环保部门超低NO_x排放限值的要求。     

喷流-移动床RDF热解燃烧温度和气体分布

根据RDF（Refuse Derived Fuel）先部分燃烧部分热解然后再气相燃烧的设想,设计了下部为喷流-移动床热解室、上部为气相燃烧室的两段反应器,对实验室中制备的RDF在该反应器中进行部分燃烧部分热解然后气相燃烧的性质进行了研究. RDF颗粒连续加入到热解室中,实现了在少量空气作用下部分燃烧并在较低温度下部分热解,热解气体与二次空气在上部燃烧室中高温燃烧.主要考察了喷动气量,水平辅助气量和二次气量对反应器温度分布以及气体产物分布的影响.     

热重-红外联用分析垃圾衍生燃料的热解特性

利用热重红外分析仪(TG-FTIR)研究了两种不同垃圾衍生燃料(RDF)的热解特性。研究发现,尽管两种RDF的来源不同,但却具有相似的热解特性,其热解过程主要分为3个阶段:生物质组分(220～430℃)、塑料类物质(430～520℃)以及无机碳酸盐(>650℃)的分解。利用Coats-Redfern法,求得了RDF热解前两个阶段的表观动力学参数,计算结果表明高温段的反应活化能要高于低温段。通过FTIR对RDF热解析出的气体进行了在线分析,发现两种RDF热解过程中的气相产物析出规律基本一致,析出的气体主要包括H₂O、CO₂、CO以及CH₄等烃类。HCl在低温阶段(230～400℃)即析出完毕。相比之下,NH₃开始析出的温度较高(260℃),并且整个析出温度范围较广,高温下仍有少量析出。SO₂在热解条件下仍有相当量的生成,其析出主要集中在300～600℃的温度范围内。     

糠醛渣热解特性及热解挥发产物对其燃烧烟气原位控氮作用

通常,具有高含氮资源禀赋生物质在能源化利用过程中需控制NO_x排放。解耦燃烧是可适用于高含水、高含氮燃料的低NO_x燃烧技术,其对NO_x生成的抑制效果优于其他燃烧技术。为揭示解耦燃烧中热解挥发产物的原位控氮潜力、发展双流化床解耦燃烧技术,以糠醛渣为原料,借助固定床装置和双流化床装置,分别开展其热解特性和双流化床解耦燃烧近实际工况模拟研究。具体地,首先在固定床反应器中考察糠醛渣在不同温度下的热解产物分布,继而借助双流化床反应器考察了热解在线挥发产物对热解半焦同步燃烧烟气中NO_x的还原效果。结果表明：在500~700℃热解温度区间内,随温度的升高,半焦产率逐渐减少,从45.2%下降到39.8%;气体产率呈明显上升趋势,从12.4%上升到22.5%,CO、CH₄、H₂等还原性组分产率增加显著;焦油产率略有降低,从15.9%降低到12.9%;水分产率变化不大。双流化床解耦燃烧实验中,糠醛渣热解挥发产物对热解半焦同步燃烧所产烟气控氮效果良好,热解挥发产物对半焦燃烧烟气NO_x减排效果主要受热解温度、二次风占比影响,总过量空气系数ER=1.3,热解温度600℃、二次风过量空气系数ER₂=0.5时,糠醛渣热解挥发产物对相同热解条件下生成的半焦燃烧（900℃,过量空气系数ER₁=0.8）所产烟气原位控氮效果达到最优,NO_x减排率为54.80%。这表明,可通过控制热解挥发分产物产率、氧化程度,充分发挥挥发分的NO_x还原能力,从而明显改善解耦燃烧原位控氮效果。     

不同空气分级模式下氨煤掺烧数值模拟

氨作为零碳燃料和良好的储氢介质，近年来引起广泛关注。未来在燃煤电厂掺烧零碳燃料是碳减排的重要途径。在空气深度分级模式下，对氨煤掺烧进行了数值模拟，讨论了煤燃烧区域不同过量空气系数α工况下炉内的温度场、组分浓度场及NO_x排放情况，而各工况总的过量空气系数均维持在1.2。模拟了4个燃烧工况(α=0.696、0.840、0.912、0.996)。对温度场的统计结果表明，随α降低，煤粉燃烧第1阶段的着火位置提前，但形成的高温火焰长度缩短，喷氨口附近的温度更低。在α=0.696工况下，可明显区分出煤粉火焰和氨燃烧火焰。随α提高，二者界限逐渐模糊。α降低有助于在氨燃料喷入上游形成一个较长的还原区，因此氨发生氧化反应的概率降低。但随α降低，炉内燃尽情况降低，CO排放浓度、飞灰含碳量及氨逃逸量提高。炉内NO_x浓度统计结果表明，随α降低，NO_x排放水平显著降低。进一步对炉内H₂浓度进行统计，发现α=0.696工况下，炉内最高H₂体积分数可达2%,这意味着该工况下氨的分解反应显著增强。由于氨的消耗...     

民用解耦燃煤炉中的NO x 和CO同时减排

典型民用解耦燃煤炉具有底部连通的两个分别被称为热解室和燃烧室的并列炉膛，煤炭从热解室上部加入，空气通过热解室底部的倾斜炉排引入。结合煤炭燃烧过程中的氮转移路线与解耦炉中的气体循环流动特征，定性分析了民用解耦燃煤炉中的NO _x 和CO同时减排机理，并在此基础上对配风和煤种等因素对NO和CO排放的影响进行了定量实验研究。结果表明，民用解耦燃煤炉特有的结构特征和通风方式有利于NO _x 和CO的同时减排，解耦炉具与洁净型煤匹配可显著降低综合污染物排放。     

低阶煤低温热解半焦在模拟高炉喷吹条件下的燃烧性能

采用自制固定床热解装置在隔绝空气的条件下制备神木长焰煤热解终温分别为400℃、450℃、500℃及550℃的热解半焦,利用管式沉降炉模拟高炉喷吹条件研究神木长焰煤低温热解半焦的燃烧性能,并考察了热解终温、半焦喷吹粒径以及燃烧反应温度对半焦燃烧性能的影响。研究表明：低温热解半焦的燃烧性能优于实验所选用无烟煤的燃烧性能,半焦的燃烧性能与其燃料比之间存在负相关关系,即燃料比越高,燃烧性能越差;降低热解终温、减小半焦喷吹粒径以及提高燃烧反应温度均能改善半焦的燃烧性能,当热解终温为400℃、喷吹粒径100～200目、燃烧反应温度为1100℃时半焦的燃尽度最佳为96%。本实验半焦制备及燃烧条件与现有低温热解和高炉喷吹工艺相符,且热解半焦各项性能均符合喷吹用煤指标。     

高含水菌渣流化床燃烧NOx、SO2排放特性

采用流化床反应器，研究了高含水抗生素菌渣直接燃烧的NO_x、SO₂排放特性。结果表明，增加过量空气系数，NO_x排放浓度升高，SO₂排放浓度降低；升高燃烧温度，NO_x及SO₂排放浓度均升高；随着燃料含水率的增加，NO_x及SO₂排放浓度均呈现先降低后升高的趋势。空气分级燃烧能有效降低NO_x排放，二次风率增加，NO_x排放浓度显著降低；当二次风率为3/7时，NO_x排放浓度较传统燃烧降低50%。添加CaCO₃进行炉内脱硫，实验结果显示：随钙硫摩尔比（Ca/S）增加，SO₂排放浓度下降，当Ca/S 3时，SO₂排放浓度降低到25 mg·m^-3以下，脱硫效率超过99%。     

行业专利

1、发明专利名称：一种生物质炉具燃烧器及其燃烧方法申请号：200910303537.4申请日：2009.06.23申请公布号：CN 101644429 A申请公布日：2010.02.10发明人：杜文庆摘要：本发明涉及一种生物质炉具燃烧器及其燃烧方法,生物质炉具燃烧器包括生物质炉和空气助燃器,生物质炉设有加料门和烟气出口,空气助燃器的两端与生物质炉的内侧相连接,空气助燃器的两侧面与生物质炉内壁相离,空气助燃器主要由支架和补气管组成,补气管的两端与支架相连接,补气管至少有2根且补气管之间留有间隙，补气管上设有若干补气口，支架上至少设有一个进风口，支架内设有与补气管管口相连接的气道。本发明安装在x-,lk／~I生物质半气炉上方，可使煤或生物质固体燃料直接燃烧产生大量的可燃性气体及粒状黑碳经过该空气助燃器时达到充分彻底燃烧，可消除黑烟，提高燃料的热能转换率，具有节约燃料成本，保护环境等特点。     

水泥窑协同处置垃圾衍生燃料对NOx和SO2生成转化的影响

利用水泥窑协同处置垃圾衍生燃料是目前发展趋势之一,但实际处置过程中存在着污染物排放不稳定的问题,因此本文以湖北某水泥厂处置的垃圾衍生燃料为研究对象,利用高温管式炉开展试验,研究了五种垃圾衍生燃料在500~900 ℃的燃烧环境下燃烧产物NO_x、SO₂的释放特点。试验结果表明:垃圾衍生燃料在不同温度下燃烧过程中NO_x的浓度峰值在低温下(500~600 ℃)受温度影响更大,且呈倍数增大,在高温下(700~900 ℃)NO_x的浓度峰值受温度影响较小;900 ℃时NO_x的转化率低、燃烧速率快,建议为垃圾衍生燃料投放温度;不同种类垃圾衍生燃料燃烧过程中NO_x的转化率随着燃烧温度的变化呈“倒V型”,而SO₂的转化率随着燃烧温度的变化呈“正V型”,NO_x和SO₂在生成过程中起相互抑制的作用。     

水泥回转窑系统低氮燃烧技术设计介绍

<正>水泥回转窑系统低氮燃烧技术是应用广泛、经济实用的NOx减排措施。它通过改变燃烧设备的燃烧条件来降低NOx的形成,具体来说,是通过调节燃烧温度、烟气中的氧气浓度及烟气在高温区的停留时间等方法来抑制NOx的生成或还原已生成的NOx。低氮燃烧技术包括低氮燃烧器、分解炉空气分级燃烧及分解炉燃料分级燃烧等。笔者参与了多个水泥厂低氮燃烧技术的选择,本文对此给予介绍,并举例说明分解炉     

我国水泥行业NOx排放与污染控制现状分析

1 水泥行业NOx产生机理 根据目前的认识水平,在水泥熟料煅烧过程中,存在三种NO形成方式,即热NO形成、瞬时NO形成和燃料NO形成,其中瞬时NO形成方式必须有碳氢原子团存在,形成量很少,在工业窑炉中一般不予考虑.由燃料氮形成的NO量主要与挥发性的氮含量和反应条件如温度、过剩空气系数等因素有关.水泥窑产生的NO主要来源于助燃空气中的氮以及燃料、原料中的氮经氧化而成,常称为热力型氮氧化物,它的生成与温度、氧气过剩量和反应时间等因素有关,通常情况下,燃烧温度越高,生成的NO愈多;氧分子浓度愈高,NO生成速度愈快,NO愈多;高温区停留时间愈长,NO生成量愈多.在水泥回转窑系统中主要生成NO,NO2的量很少.     

高效节能内燃烧式热管的创新设计

本文基于目前蓄热蜂窝陶瓷的发展与应用,介绍一种内燃烧式节能热管。这种设备采用分步均匀燃烧,降低氮的氧化物的排放,提高助燃空气的预热温度,相对提高了理论燃烧温度,提高了燃料热值的利用率。     

富氧富水蒸气条件下燃烧高氮燃料的NOx排放特性

在富氧富水蒸气条件下，研究了富含氮的燃料白酒糟在流化床中燃烧时NO_x的排放特性。结果表明，在过量空气系数1.2条件下，水蒸气和O₂对NO_x的生成相互影响。当O₂浓度低于约35%时，向燃烧气中加入水蒸气能抑制NO_x生成，使烟气中NO_x的排放浓度和燃料N转化为NO_x的转化率降低；而当氧气浓度高于约35%时，加入水蒸气促进了NO_x生成，表明提高氧气浓度使得氧化作用起到主导地位。NO_x生成量随温度的升高先增加后减少，在较高氧气浓度下，NO_x生成量随温度升高而降低的转折点发生在较低的温度；燃烧气氛中添加水蒸气延迟了转折点的发生，使转折点发生在较高温度。     

神木烟煤流态化预热中煤气生成特性

预热燃烧具有燃料适应性广、负荷调节快及污染物排放低等优势，是一种新型的高效清洁燃烧技术。其中，煤粉流态化预热后产生的预热煤气既能反映预热过程中煤粉的改性程度，又对后续燃烧效率及NO_x排放有重要影响。因此，煤粉流态化预热后产生的预热煤气是控制燃料转化及低NO_x排放的关键。基于煤粉流态化预热转化过程，在温度可控的千瓦级煤粉预热燃烧试验平台上，研究了预热温度、循环流化床空气当量比、煤粉粒径对预热煤气生成特性的影响。结果表明，850～950℃,随预热温度升高，热解反应及气化反应增强，煤气中CO₂体积分数下降，CO体积分数增加，H₂体积分数先增加后不变，CH₄体积分数则先增加后减小，煤气品质改善，热值由2.86 MJ/m³增至3.61 MJ/m³;循环流化床空气当量比从0.3增至0.5时，氧化反应增强，煤气中CO₂体积分数增加，CO、H₂、CH₄体积分数降低，煤气热值由3.44 ...