焦炉结焦过程立火道NO_x生成特性研究

以6m燃高炉煤气的焦炉单对立火道为研究对象,采用CFD数值模拟方法对焦炉加热过程中热力型NO_x的生成规律和影响因素进行研究。研究结果表明,过量空气系数对NO_x生成有很大影响,随过量空气系数增加,NO_x浓度呈现先增加后减小的趋势;立火道对外热流密度对NO_x生成也有很大影响,热流密度减小,燃烧最高温度增加,NO_x生成量也增加;对不同的热流密度,过量空气系数对立火道内温度分布和NO_x浓度分布的影响程度不同。     

富氧富水蒸气条件下燃烧高氮燃料的NO_x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O_2对NO_x的生成相互影响。当O_2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。     

焦炉废气回配技术仿真计算与试验研究

通过数值模拟计算和现场工业试验相结合的方法,研究了废气回配技术对焦炉燃烧室燃烧过程的影响机理,并对比了不同废气回配量下立火道内NO生成情况的变化.废气回配技术可降低助燃气体中02的浓度,降低高温区内NO的绝对生成量.当废气回配量达到40％时,能使废气中NO含量降低70％左右.     

300 MW四角切圆锅炉低负荷下燃烧特性数值模拟研究

随着环保标准提高,电站锅炉NO_x排放量控制日益严格。低氮改造可以有效降低NO_x生成,而对于改造后低负荷下炉内燃烧特性研究有限。对某电厂低氮改造后的一台300 MW四角切圆煤粉锅炉进行了低负荷下多工况燃烧特性的数值模拟,研究了过量空气系数、燃尽风量和一次风喷口给煤量对炉内速度场、温度场、组分浓度场的影响。通过改进网格系统,提高模拟结果的准确性。数值模拟结果和试验测量值偏差较小,说明其数值模拟结果可信。结果表明:随着过量空气系数的增加,炉内燃烧温度升高,还原性物质减少,NO_x排放量增加,当过量空气系数从1.20增加到1.30时,NO_x排放从221.12 mg/m~3增加到196.26 mg/m~3;随着燃尽风量增加,主燃区温度降低,燃尽区温度升高,主燃区温度的降低抑制了热力型NO_x的生成,NO_x排放量降低,当燃尽风量从20%增加到30%时,NO_x从231.21 mg/m~3降低到180.95 mg/m~3;一次风喷口给煤量变化对炉膛内温度场、组分浓度场和NO_x生成影响较小。     

300MW四角切圆贫煤锅炉三次风布置对NOx排放的影响

低氮燃烧改造是燃煤电厂降低氮氧化物排放最主要的策略之一。空气分级燃烧技术因其技术成熟、成本低廉等优势在燃用烟煤的锅炉中得到广泛应用。然而,随着煤/风比的进一步增加,NO_x降幅减小,未燃尽碳含量显著变大。与燃用烟煤的锅炉相比,燃用低挥发分煤种锅炉的低氮改造工作更加困难和复杂。四角切圆贫煤锅炉的三次风会影响风煤混合、燃烧气氛和温度,这些都会对煤粉燃烧过程和NO_x生成产生显著影响,若仅采用空气分级技术,并不能满足NO_x排放标准。因此,在低氮燃烧改造方案设计过程中,需寻求最佳的三次风布置方案以实现低氮高效燃烧。将一台300 MW四角切圆贫煤燃烧锅炉作为研究对象,采取CFD数值模拟方法,考察了三次风布置方式对锅炉燃烧特性的影响。结果表明:当三次风布置在燃烧区下部时,下层一次风和三次风中的煤粉迅速着火燃烧,温度攀升,火焰中心上移; NO_x还原区变长,此时炉膛出口NO_x浓度最低,为405 mg/Nm~3;三次风的下移导致炉膛主燃区中上部氧量较少,煤粉不充分燃烧,燃尽率降低。当三次风布置在主燃区中部时,由于三次风风温较低,导致炉膛燃烧温度下降,一定程度上抑制了热力型NO_x的生成,炉膛出口NO_x排放量减少;三次风的喷入增加了主燃区过量空气系数,有利于煤粉的充分燃烧,燃尽率提高。当三次风布置在主燃区上部时,随着三次风位置的升高,三次风煤粉整体燃烧燃尽区域上移,折焰角附近温度依次升高;三次风位置的上移增加了NO_x还原区的长度,三次风喷口位置越高,炉膛出口NO_x浓度越低;三次风上移导致三次风煤粉在炉膛的停留时间变短,造成燃烧不充分,飞灰含碳量增加,燃尽率降低。此外,对改造后飞灰及大渣含碳量,炉膛出口烟温和NO_x浓度等参数进行现场测量,NO_x排放浓度模拟值和测量值分别为445和448 mg/Nm~3,飞灰含碳量分别为1. 92%和1. 48%,数值模拟结果与现场测量结果吻合较好。     

6.78m捣固焦炉应用废气回配技术数值模拟研究

对比6.78 m捣固焦炉在焦炉煤气加热情况下,采用废气回配前后立火道内燃烧情况.讨论不同助燃气体流量对于立火道内温度分布和氮氧化物生成量的影响.     

高含水菌渣流化床燃烧NO_x、SO_2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、SO_2排放特性。结果表明,增加过量空气系数,NO_x排放浓度升高,SO_2排放浓度降低;升高燃烧温度,NO_x及SO_2排放浓度均升高;随着燃料含水率的增加,NO_x及SO_2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CaCO_3进行炉内脱硫,实验结果显示:随钙硫摩尔比(Ca/S)增加,SO_2排放浓度下降,当Ca/S=3时,SO_2排放浓度降低到25 mg·m~(-3)以下,脱硫效率超过99%。     

低氮燃烧器的NOx排放性能及运行优化

为降低锅炉氮氧化物（NO_x）排放浓度,综合利用烟气内外循环、旋流燃烧、稳焰技术等原理,本文设计出一种适合燃气锅炉的扩散式低氮燃烧器。在2.8MW燃气锅炉上进行了工业试验,同时展开了数值计算。通过工业试验及数值计算表明：燃料消耗量、过量空气系数和烟气外循环率都影响着NO_x的排放浓度,但三者影响程度不同。随着锅炉燃料消耗量的增加,NO_x排放浓度增加;随着过量空气系数的增加,NO_x排放浓度先增加而后降低;随着烟气外循环率的增加,NO_x排放浓度降低。针对本燃烧器,当烟气外循环率控制在28%～40%范围内,过量空气系数只需满足燃气充分燃烧,NO_x排放浓度都会低于30mg/m³;当烟气外循环率超过40%易出现燃烧不稳定现象,低于28%时,NO_x排放浓度会高于30mg/m³,不能满足排放要求。     

焦炉燃烧室氮氧化物形成的数值模拟（英文）

氮氧化物是一种严重的大气污染物,对生态系统有严重的危害。利用数值模拟方法模拟焦炉燃烧室以获得燃烧室中氮氧化物形成的详细信息,并预测废气循环与空气预热温度对氮氧化物形成的影响。对废气中氮氧化物浓度的预测值与实测值进行了比较。结果发现由于同时具备高温度与高氧气浓度,绝大多数氮氧化物在上升立火道高度方向的中间位置形成,而在立火道的其他位置,或者被低温影响,或者受低氧气浓度影响,氮氧化物的形成反应减少;焦炉燃烧室中采用废气循环装置和降低空气预热温度是减少氮氧化物形成的有效方法。此项研究有助于理解焦炉燃烧室中降低氮氧化物形成的方法。     

焦炉燃烧室氮氧化物形成的数值模拟

氮氧化物是一种严重的大气污染物,对生态系统有严重的危害。利用数值模拟方法模拟焦炉燃烧室以获得燃烧室中氮氧化物形成的详细信息,并预测废气循环与空气预热温度对氮氧化物形成的影响。对废气中氮氧化物浓度的预测值与实测值进行了比较。结果发现由于同时具备高温度与高氧气浓度,绝大多数氮氧化物在上升立火道高度方向的中间位置形成,而在立火道的其他位置,或者被低温影响,或者受低氧气浓度影响,氮氧化物的形成反应减少;焦炉燃烧室中采用废气循环装置和降低空气预热温度是减少氮氧化物形成的有效方法。此项研究有助于理解焦炉燃烧室中降低氮氧化物形成的方法。     

煤气燃烧对火焰高度影响的研究

焦炉立火道中煤气的燃烧过程属于扩散燃烧,扩散燃烧有利于焦饼高向加热的均匀性和降低能耗。文中计算了扩散燃烧的火焰高度,对焦炉使用高炉煤气与焦炉煤气加热及废气循环对火焰高度的影响进行了比较。同时还分析了影响火焰高度的因素和解决焦炉高向加热的措施。     

新型低氮旋流燃烧器NOx排放特性

为应对燃煤工业锅炉日益严苛的排放标准,提出了一种新型低NO_x旋流燃烧器,将煤粉预燃与燃烧器空气分级、炉膛空气分级进行耦合,通过改变燃烧系统的配风布置对煤粉预燃燃烧状态进行调整,研究了一次风率、内外二次风率、外二次风入射方式、循环风率和燃尽风率对NO_x排放特性的影响。结果表明:在试验工况下当一次风率从15.4%提高到28.7%,预燃室内氧气浓度增大,一次风携带的氧气可直接将煤粉热解释放挥发分中含氮化合物HCN、NH_3等中的N氧化为NO,NO_x生成量由284.4 mg/m~3逐渐增至326.7 mg/m~3。当内外二次风率比由0.46增大到1.4,NO_x排放浓度先下降后上升;由于内二次风量影响预燃室内过量空气系数和湍动强度,外二次风量影响炉膛内部主燃区煤粉发生燃烧反应的湍动混合强度,在二次空气配比变化的综合作用下,内外二次风率比为1.0时,NO_x排放值最低为211.2 mg/m~3。随着外二次风内部入射风量与端面入射风量比值由0增大到4.56,NO_x生成浓度先下降后上升;由预燃室端面入射的外二次空气射流边界较长,主燃区相对较大,燃烧整体较为均衡,而从预燃室内部入射的外二次风促进了预燃室出口气粉混合物在炉膛内与助燃空气的混合;当外二次风内部、端面射流风率比为0.25时,煤粉在预燃室出口区域的湍动强度提高,在局部还原性气氛下,NO_x生成浓度有最低值230.9 mg/m~3。当循环风率从0增大到30.6%时,内外二次风中氧气浓度降低,预燃室和炉膛主燃区还原性气氛增强,挥发分中含氮化合物HCN、NH_3等中的N迁移形成N_2的概率增加,NO_x排放量由250.7 mg/m~3逐渐降低到221.1 mg/m~3。随着燃尽风率由0提高到29%,NO_x排放值先减小后增大;燃尽风率提高时二次风率随之降低,内外二次风湍动扩散能力减弱,主燃区还原性气氛增强;燃尽风率进一步提高使得主燃区氧量不足,燃尽区氧化性氛围较强,大量焦炭和含氮化合物在燃尽区发生氧化反应,导致NO_x生成量增加;当燃尽风率为19.6%时,NO_x生成值最低为253.5 mg/m~3。整体上,当一次风率为17%～19%,内外二次风率比为0.8～1.0,外二次风由预燃室端面入射,循环风率为15%～20%,燃尽风率为19%～22%时,NO_x排放值为212～231 mg/m~3,相比试验工况下最大NO_x排放量下降29%～35%。     

对冲锅炉生物质气与煤粉混燃模拟研究

为探究生物质气与煤粉混燃对锅炉燃烧特性和污染物生成特性的影响,采用Fluent软件模拟600 MW超临界对冲锅炉内生物质气与煤粉混燃过程,研究在0、10%和20%三种不同混燃比条件下,稻壳、木屑、麦秆和稻秆混合原料气化450℃的生物质气与煤粉混燃时对锅炉燃烧特性以及污染物生成特性的影响。结果表明:加入生物质气与煤混合燃烧时,混燃比增加,利于促进锅炉的燃烧,但锅炉产生的烟气量增加,使锅炉整体燃烧温度降低;混燃比每增加10%,燃烧温度降低50℃;随着混燃比增加,锅炉内O_2含量整体下降,燃烧更加剧烈,CO迅速发生反应并完全反应,CO_2生成量上升,而SO_2和NO_x体积分数下降,20%混燃比时分别可最大降低21%和48%。模拟研究的混燃结果较为可信,混燃生物质气可显著降低锅炉污染物排放。     

基于Aspen Plus的0.3MWth CFB燃煤中试装置全流程模拟

循环流化床锅炉具有煤种适应性广,负荷调节能力强,污染物超低排放等优点,被广泛应用于煤的清洁燃烧。为探究循环流化床污染物生成和排放规律,以0.3 MWthCFB燃煤中试装置系统为实际模型,利用Aspen Plus对煤燃烧和污染物控制装置全流程建模。采用Gibbs最小自由能热力学分析方法对煤燃烧产物进行了分析计算,并利用软件自带的灵敏度分析工具,对不同的操作参数进行了灵敏度分析,预测了锅炉运行参数对烟气组分、选择性催化还原脱硝效率和石灰石-石膏湿法烟气脱硫效率的影响规律,获得了过量空气系数、烟气温度、氨氮比和钙硫比对NOx和SOx脱除效率以及SO3生成的影响曲线。结果表明,在循环流化床煤燃烧条件下,温度变化对NOx和SOx的生成影响显著,温度升高会促进NH3、HCN等前驱物的转化,促进燃料氮生成NOx;高温条件下,SO2生成反应的化学平衡向正方向移动,但反应速率会随温度和浓度的升高而降低,SO3则与之相反。在选择性催化还原脱硝过程中,较低温度时,脱硝率随温度升高而增加,最佳活性温度在360℃左右; SCR反应温度低于380℃时,SO3含量呈显著上升趋势,380℃出现一极大值点,而后趋于平缓并略有下降。NSR1时,脱硝率随氨氮比增加而增加,最佳氨氮比在1.05。湿法烟气脱硫过程中,增加钙硫比能明显提高脱硫效率,最佳钙硫比在1.05左右,并降低SO3排放;脱硫系统入口烟气温度升高会导致脱硫效率降低,但促进了SO3的生成。     

燃尽风率对二次再热锅炉热量分配及NOx的影响

合理的燃尽风率对降低NO_x排放十分关键,也显著影响大容量锅炉炉膛内的燃烧和传热特性。针对1 000 MW超超临界二次再热塔式锅炉开展三维CFD数值模拟,研究燃尽风(OFA)率对于炉内NO_x生成及吸热量分配的影响规律。模型采用贴体六面体非结构网格,通过用户自定义函数(UDF)设置炉膛及各受热面的壁面温度;煤粉颗粒在炉内的运动及燃烧过程基于随机轨道法计算,采用Realizable k-ε模型模拟四角切圆炉内的湍流流动,采用离散坐标(discrete ordinates,DO)法计算炉内辐射传热;采用简化概率密度函数(probability density function,PDF)模型模拟湍流与化学反应的耦合特性。结果表明,燃尽风率对炉内的温度分布、炉膛的吸热比率以及污染物排放情况均存在显著影响。当燃尽风率在0～40%时,主燃区的平均温度随燃尽风含量的增大先升后降,而燃尽风区域的平均温度则随着燃尽风率升高显著上升。随着燃尽风率的升高,由于温度和氧含量变化等共同作用,原始NO_x排放量先降后升,燃尽风率在11%～25%时达到最低。随燃尽风率从0增至25%,锅炉炉膛吸热比率降低12%,过热器、再热器、省煤器等对流受热面的吸热比例相应增加。当燃尽风率大于25%时,炉膛吸热比例的降低趋势减缓。因此,建议在锅炉设计中应综合考虑OFA比例变化对炉膛吸热量以及污染物排放的影响。     

影响焦炉NO_x生成的数值模拟

选取JN60型焦炉的单对立火道,利用CFD数值模拟,对传热传质过程进行仿真,计算结果与设计值基本吻合。在此基础上改变焦炉热流密度和跨越孔尺寸,从污染物源头降低NO_x的排放,从而指导工程实际。模拟结果表明,热流密度对NO_x影响很大,当热流密度为4 800 W/m~2时,NO_x浓度为742 mg/m~3,当热流密度为7 600 W/m~2时,NO_x浓度为135.1 mg/m~3,降低了约600 mg/m~3;跨越孔开度越大,则内循环率越大,反应区随之增大,反应物消耗速率降低,NO_x生成量减少。     

660MW燃煤机组SCR烟气脱硝系统的研究

以某电厂660MW级燃煤机组SCR脱硝装置为例,在保证SCR系统以及燃烧条件稳定运行的情况下,主要研究了入口NO_x浓度对出口NO_x浓度、脱硝效率、氨逃逸率等运行参数的影响。结果表明:出口NO_x浓度随着入口NO_x浓度的提高而提高,线性拟合的R2值可达0.97,满足线性关系;脱硝效率总体随入口NO_x浓度的变化不大,稳定浮动在81%左右,证明此机组脱硝效率具有稳定性;入口NO_x浓度与氨逃逸率呈正相关,且入口浓度存在一个最佳值(280mg/m~3),使氨逃逸率最低。     

添加稀土尾矿对烟煤燃烧NO_x排放特性的影响

在O_2/CO_2气氛下,采用立管炉研究添加稀土尾矿对烟煤燃烧过程中NO_x释放的影响,分别研究温度、稀土尾矿添加量及粒径对脱硝效率的影响.结果表明:0.1g的烟煤添加稀土尾矿后,当反应温度为1 000℃,稀土尾矿添加量为0.05g,粒径为48μm~58μm时,稀土尾矿的脱硝效率是最高的,最大脱硝率占0.1g烟煤产生的NO_x总量的60%.稀土尾矿降低NO_x主要由异相催化还原引起,通过对比分析尾矿反应前后的XRD发现,稀土尾矿形成的固溶体体现了稀土尾矿中物质的协同作用.     

新型低氮燃烧器在加热炉脱硝改造中的应用

抑制燃气燃烧装置产生的NO_x对保护大气环境是至关重要的一个方面。通过采用低NO_x的燃烧技术,改变燃烧条件抑制氮氧化物生成,从而降低NO_x的排放。影响燃烧过程中NO_x生成的主要因素是燃烧温度、烟气在高温区的停留时间、烟气中各种组分的浓度以及混合程度,对其进行了探讨。由于燃烧方法和燃烧条件对NO_x的生成有较大影响,因此可以通过改进燃烧技术来降低NO_x。选择新型低NO_x的燃烧器需考虑单台热负荷、燃料性质、空气供给量、温度、炉膛的高度,以及炉管与燃烧器的距离等影响因素,低氮燃烧器在加热炉脱硝改造中的应用取得了较好的效果。     

洁净民用型煤燃烧特性及污染物的排放

选择典型晋城无烟煤和榆林半焦为原料,通过热重法研究原料在不同掺混比下的燃烧特性,制得洁净民用型煤并进行性能评价,得到型煤的燃烧特性及污染物排放规律.结果表明:随着半焦添加比例(质量分数)的增加,型煤抗压强度逐渐下降,热稳定性基本没有变化;随着半焦的加入,型煤的残炭率下降,排放出的NO_x降低;半焦型煤NO_x排放比无烟煤型煤NOx排放减少65.6%,但CO排放为无烟煤型煤CO排放的2倍;当半焦含量为60%时,型煤燃烧时间最长.