不同带粉量的三次风再燃试验与数值模拟

在某200MW四角切圆燃烧煤粉炉上实施了三次风再燃技术,并采用现场试验和数值模拟相结合的方法,研究不同三次风带粉量工况下的炉内煤粉燃烧和NOx还原情况.研究结果表明,引入高速燃尽风喷口(OFA)射流可以强化混合,加快焦炭颗粒的燃尽,同时通过合理控制OFA喷口高度来避免炉膛上部超温;为降低飞灰含碳量,要尽量提高主燃区内煤粉的燃尽程度;若适当提高OFA喷口高度并合理控制炉内各区域的过量空气系数,在20%带粉量情况下,该三次风再燃方案可以获得50%以上的脱硝率并基本不影响锅炉正常运行.     

燃尽风率变化对电站锅炉NO_x排放特性影响的数值模拟

燃尽风率是决定燃尽风技术降低NOx排放量的关键因素.对一300 MW机组四角切圆锅炉炉内煤粉燃烧过程进行了不同燃尽风率条件下的数值模拟.分析研究了燃尽风率对炉内温度、O2、CO浓度分布、 NOx排放特性和飞灰含碳的影响规律.分析结果表明:随着燃尽风率的增加,炉内温度水平会降低,在煤粉燃烧区域氧浓度降低,CO浓度升高,炉内NOx浓度明显下降,炉膛出口NOx排放量线性降低;在燃尽风率为5.5%到8.5%之间时,燃尽风率增大飞灰含碳量降低,当燃尽风率增大到8.5%以上时会引起飞灰含碳量的升高.     

锅炉低NOx燃烧中的三次风运行优化

针对一台410 t/h乏气三次风、热风送粉的中储式燃煤锅炉,采用Fluent软件进行数值模拟,得到了炉内切圆和烟气中NOx气体质量浓度随炉膛高度的变化趋势.计算结果表明,高速喷入的三次风使炉内切圆在三次风喷口处缩小,同时引起当地炉膛截面上的NOx质量浓度增加.锅炉大修时,进行了低NOx燃烧技术改造的同时,进行了三次风系统改造,并就改造后三次风运行进行了优化试验.试验结果表明,磨煤机运行方式不同可造成NOx排放质量浓度相差63.8％,差值高达148 mg/m3.锅炉双磨运行时NOx排放随三次风量增加而略有增加.无磨运行工况的NOx排放最低,其次是单磨运行工况,双磨运行时NOx排放最高,且双磨运行时飞灰含碳量较高.B磨单磨运行是最佳运行方式,可使得NOx排放和飞灰含碳量处于较佳状态.     

碗式配风对燃烧效率与NOx质量浓度的影响

对600 MW超临界前后墙对冲燃烧锅炉在均等配风和碗式配风下的燃烧进行数值模拟,分析不同偏差程度碗式配风对炉内颗粒质量浓度场、CO体积分数场、炉膛温度、NO_x生成的影响,并与试验结果进行对比. 模拟结果表明,燃烧器碗式配风改善了炉内宽度方向上的风、煤混合过程,减小了CO体积分数和煤粉颗粒质量浓度偏差,降低了炉膛出口烟气中CO的平均体积分数和飞灰中碳的质量分数,从而有效提高了前后墙对冲燃烧锅炉的燃烧效率. 燃烧器碗式配风对炉膛出口烟气中NO_x的平均质量浓度有不利影响,但是当碗式配风风量偏差不大于20%时,NO_x平均质量浓度变化不大于3.5%. 综合燃烧器碗式配风对水平截面CO分布特征和炉膛出口烟气中NO_x的平均质量浓度的影响,在燃烧常用煤种的条件下,碗式配风的风量偏差宜控制在20%以内. 炉膛出口烟气中CO的平均体积分数、飞灰中碳的质量分数、NO_x平均质量浓度的模拟值与热态试验值变化趋势一致. 在实际应用中碗式配风对CO平均体积分数的降低效果更加显著,当碗式配风的风量偏差达到20%时,省煤器出口烟气中CO的平均体积分数降低幅度达95%.     

超细煤粉分级燃烧降低NOx排放的试验

超细煤粉再燃技术脱氮效率高而运行费用低,是最有发展前途的低NOx燃烧技术之一.利用试验方法,研究了超细煤粉再燃技术中各主要因素对NOx排放的影响,得出如下结论再燃区过量空气系数存在一个最佳值,约为0.85;在温度小于1200℃范围内,再燃区内温度越高,NOx的还原率越高;提高再燃区停留时间有利于降低NOx的排放,但停留时间进一步增加,其影响趋势趋于平缓,本试验条件下再燃区内的最佳停留时间为0.63s左右;同常规粒度煤粉再燃相比,使用超细煤粉作为再燃燃料,NOx脱除率明显提高,达到70%左右.     

超细煤粉再燃技术及其低NOx排放分析

超细煤粉再燃技术是燃煤电站实现低NOx排放的关键技术之一.结合超细煤粉再燃机理,对低NOx排放的主要影响因素：燃料特性、煤粉细度、在再燃区的停留时间、再燃区反应温度、再燃燃料比和过量空气系数等进行了综合分析,得出了只要燃烧条件选择合理,采用低挥发分的烟煤代替高挥发分的烟煤或褐煤作为再燃燃料也是可行的结论.     

超细煤粉再燃技术及其低NO_x排放分析

超细煤粉再燃技术是燃煤电站实现低NOx排放的关键技术之一.结合超细煤粉再燃机理,对低NOx排放的主要影响因素:燃料特性、煤粉细度、在再燃区的停留时间、再燃区反应温度、再燃燃料比和过量空气系数等进行了综合分析,得出了只要燃烧条件选择合理,采用低挥发分的烟煤代替高挥发分的烟煤或褐煤作为再燃燃料也是可行的结论.     

超细煤粉控制电站锅炉NOx生成的实验研究

超细煤粉技术能有效地控制大型燃煤电站锅炉的NOx排放.同时超细煤粉技术还能提高电站锅炉运行的经济性,改善飞灰的综合利用.超细煤粉技术包括一般的超细煤粉技术和超细煤粉再燃技术,在我国有广泛的应用前景.使用超细煤粉作为燃料时,比采用普通煤粉作为燃料降低NOx排放的效果要好,对于空气分级燃烧的大型电站锅炉,NOx排放的降低随着空气分级程度的增强而增强,能有效降低NOx30%以上的排放量.使用超细煤粉技术还能提高锅炉的热效率.     

神华煤燃烧再燃中NOx生成与还原试验研究

为了了解神华煤再燃过程中NOx的还原机理，研究了不同氧气体积分数下燃烧和再燃过程中NOx的动态释放和还原特性.试验采用在线式烟气分析仪，在电炉加热的固定床反应器上进行.结果表明, 燃烧过程中NOx的生成挥发份析出峰和焦炭析出峰的双峰释放特性.在氧气体积分数为0%~18%范围内，随氧气体积分数的增大，NOx生成量呈近似线性增长.氧气体积分数从0增至15%，NOx生成量增加约11倍.再燃过程中NOx曲线具有挥发份均相和焦炭非均相还原的双谷分布趋势.相比于焦炭非均相还原过程，挥发份均相还原过程对NOx的还原贡献最大，挥发份随气氛变化更加敏感.当氧气体积分数大于7%以后，煤粉再燃过程不再具有脱硝效果.     

燃瓦斯气蓄热式加热炉再燃低氮改造数值模拟

为实现燃瓦斯气加热炉氮氧化物(NOx)排放低于200 mg/m3(O2体积分数3.5%)的要求,提出高效的再燃低氮改造方案.通过数值计算和工业试验相结合的方法对其进行验证.采用FLUENT软件计算不同再燃瓦斯气比例和当量比下,不同截面温度及NOx质量浓度分布,NOx生成还原特性和瓦斯气未燃尽率等.根据优化的数值计算结果对加热炉进行改造,进行连续一周的工业试验.结果表明:增加再燃比,燃烧空间高温区域比例降低,热力型NOx生成量减少且减幅增大,再燃作用对NOx的还原率先升高后降低.当再燃比为0.20时,再燃作用还原NOx的效率最高.增加再燃比或降低主燃区当量比将降低NOx浓度,但瓦斯气未燃尽率升高.通过与工业试验对比,验证了计算的可靠性.当再燃比为0.15~0.20,主燃区当量比为1.15~1.20时,NOx质量浓度最高值约160 mg/m3,均值约130 mg/m3(O2体积分数3.5%),且瓦斯气未燃尽率较低.     

煤粉再燃低NOx燃烧技术研究

采用恒温沉降炉研究了煤粉作为再燃燃料的NO还原特性,针对过量空气系数、再燃温度、停留时间及再燃比例四个因素的改变对脱硝率的影响进行了实验研究.研究表明：提高再然比例及减小过量空气系数,脱硝率有不同程度的提高;在一定的再燃停留时间内（650ms）,延长停留时间,脱硝率增加.     

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     

电站锅炉选择性非催化还原脱硝实验研究 ——还原区温度、尿素溶液喷射体积流量的影响

对一台HG-410/9.8-YW15型煤粉锅炉,在常规煤粉再燃技术改造的基础上进一步结合了使用尿素溶液喷射的选择性非催化还原(SNCR)技术.实验主要在280、345、410 t/h 3个负荷下进行.实验结果表明,各个负荷下,SNCR技术可以将NOx排放降至低于200 mg/m3(标准状态、6%O2体积分数、干态),达到40%～60%的脱硝效率.应选择950 ℃左右的喷射层进行喷射为宜,温度过高或过低均会导致脱硝效率的降低,过低的温度还会使得尾部NH3排放大量增加.通过增加层喷射体积流量可以提高脱硝效率,在实验范围内得到的层最佳喷射体积流量为1.0～1.6 m3/h.同时,增加层喷射体积流量对NH3及N2O的减排也是有益的,而喷入的水量会对锅炉效率造成约0.5%的损失.     

掺烧高炉煤气对锅炉传热特性影响的研究

为了提高某300 MW电站中高炉煤气的掺烧比例,在混合燃料燃烧的热力计算方法的基础上,分别计算了不同煤种在不同高炉煤气掺烧比例时对理论燃烧温度、炉膛出口烟温、飞灰浓度、排烟温度、锅炉效率等方面的影响。计算结果表明,随着高炉煤气掺烧比例的增加,锅炉效率下降,排烟温度升高。当燃烧煤种1高炉煤气掺烧比例为20%时,排烟温度升高38℃,锅炉效率下降2.76%;当燃烧高灰份的煤种2高炉煤气掺烧比例为20%时,排烟温度升高45℃,锅炉效率下降3.49%。     

我国燃煤污染控制技术与对策的研究

煤的燃烧是造成我国大气污染的最大污染源，烟气脱硫是使S02减排量最大和最有效的措施，但是代价昂贵。为使环保投入能够产生明显的社会效益和经济效益，中日合作研究与开发了适合发展中国家的新型的烟气脱硫技术，这是我国SO2污染防治基础研究及技术发展的主要方向。本文介绍了几种烟气脱硫新技术和我国自行开发的低NOx煤粉燃烧技术、减少可吸入颗粒物排放的技术、利用烟气脱硫副产物的技术。     

太阳能在煤粉锅炉上的应用

通过对煤粉锅炉炉膛内的燃烧、传热过程进行数值计算研究,预测了不同空气温度下炉膛内的温度分布和污染物体积分数分布。结果表明,在达到工业生产要求的炉内温度时,二、三次风使用高温空气,可降低总空气量和煤粉消耗量,同时还可减少污染物的生成量,达到节能减排的目的;随着空气温度的升高,炉膛内同一截面的温度更加趋于均匀,这样水冷壁各管吸热均匀,有利于锅炉水循环的稳定性,有利于煤粉锅炉应用高温低氧燃烧技术。为了实现空气高温,可在锅炉尾部增设太阳能空气加热器,利用太阳能辅助烟气余热将二、三次风加热到873K以上。