增压富氧鼓泡床的NO生成特性

搭建小型增压富氧燃烧鼓泡床试验台,以试验结果为基础结合偏最小二乘法对增压富氧燃煤NO生成特性进行了研究和分析.试验结果表明,压力对NO排放规律的影响与反应气氛中的氧体积分数有关.在增压空气燃烧时,随着系统总压的升高,燃烧过程中NO的生成量有明显降低,但在增压富氧燃烧时,系统总压升高后,燃煤NO生成量反而逐渐增加.分析显示,在加压燃烧过程中,挥发分燃烧速率增加对煤粉热解的促进作用与CO和焦炭对NO的还原作用共同决定了燃煤NO的生成特性.在低氧气体积分数时,系统总压升高后CO和焦炭对NO的还原作用强于燃料氮的氧化作用,导致燃料氮的NO转化率逐渐下降,但是在高氧体积分数时,系统总压升高后,快速燃烧的挥发分使得挥发分氮的释放和转化强于CO和焦炭的还原作用,导致燃料氮的NO转化率逐渐增加.     

微富氧条件下煤粉燃烧及NO生成特性的研究

利用热重分析技术对微富氧条件下煤粉的燃烧特性进行了研究,并与富氧条件下煤粉的燃烧特性进行了对比,利用固定床测定了燃煤NO的生成规律,分析了反应气氛和煤种的影响．结果表明：随着氧体积分数增加,微富氧条件下煤粉的燃烧向低温区移动,综合燃烧特性指数S逐渐增大;在相同的氧体积分数下,由于N2和CO2的物性差异,煤粉的微富氧燃烧特性优于富氧燃烧特性,但当氧体积分数升高到40％时,两种气氛的燃烧特性差别不大;反应气氛和煤种均对燃料氮的转化率影响显著;氧体积分数升高或N2的参与会使反应温度上升,影响燃料氮的转化率;煤的挥发分和元素氮的质量分数也会影响燃料氮的转化率．     

煤粉等温燃烧挥发分、焦炭分阶段SO_2释放规律研究

利用自制SO_2测量系统,对煤粉及煤焦进行了等温燃烧实验,针对挥发分与焦炭分阶段SO_2释放规律研究了温度、煤质、氧浓度对SO_2释放的影响。结果表明:煤粉等温燃烧过程中,经历了挥发分SO_2的快速释放和焦炭SO_2的缓慢释放,挥发分SO_2和焦炭SO_2的释放存在一定的重叠时间。随着温度升高,焦炭SO_2转化率显著增大,挥发分SO_2转化率变化不大。不同煤种SO_2转化率差异明显,低阶煤挥发分S0_2的转化率较低,塔山煤和印尼煤的焦炭SO_2转化率显著低于阳泉煤。随着氧浓度升高,挥发分和焦炭SO_2释放速率加快,挥发分SO_2和焦炭SO_2转化率均升高,挥发分SO_2的释放对氧浓度的变化更为敏感。     

低挥发分煤NO释放特性试验研究

利用固定床反应器,研究了几种低挥发分煤种燃烧过程中的NO释放规律。试验结果表明,随来流O2的增加,NO生成峰值有所升高,但是峰宽变化不大,同时NO转化率随O2的增加而提高;当温度升高时,NO生成峰值有明显提高,挥发分析出燃烧提早,但是NO转化率反而随温度升高而降低;随着煤粉粒径的减小,燃烧过程中NO转化率先是随之降低,但达到一定细度后再减小煤粉粒径,NO转化率不但不降低,反而随着粒径的减小而升高。     

生物质与煤混合富氧燃烧过程中NO和N_2O的排放特性研究

为了研究燃烧气氛、进口氧气浓度、生物质掺混比、燃烧温度以及过量氧气系数对循环流化床(CFB)富氧燃烧过程中NO,N_2O排放特性以及燃料中N的转化特性的影响,以棉秆和大同烟煤为燃料,在50 k W循环流化床燃烧试验台上进行了空气气氛和O_2/CO_2气氛下的生物质与煤混合燃烧试验。试验结果表明:与空气气氛相比,O2/CO2气氛下,NO,N_2O的排放量和燃料中N的转化率均降低;随着进口氧气浓度和燃烧温度的升高,NO的排放量均升高,N_2O的排放量和燃料中N的转化率均降低;随着生物质掺混比的增大,NO的排放量和燃料中N的转化率降低,N_2O的排放量升高;NO,N_2O的排放量以及燃料中N的转化率均随过量氧气系数增大而升高。     

煤粉/生物质稳态燃烧时污染物释放规律研究

为能实现通过实验台进行更为接近实际生产中的污染物监测实验,利用自制污染物监测实验系统进行了煤粉/生物质混燃实验,探讨了掺混比、煤种、生物质种类以及温度等因素对煤粉/生物质稳态燃烧时NO及SO₂浓度的影响规律。研究表明:玉米芯掺混比越大,NO及SO₂浓度越低;掺混玉米芯对不同煤种的NO及SO₂释放均有降低作用,但影响效果不尽相同;生物质种类对燃料的NO释放影响显著,生物质含氮量过高反而能增加燃料的NO释放。但生物质种类对SO₂释放的影响不明显,均起到显著的降低作用;在本实验温度区间,温度升高总是有助于加快NO及SO₂释放速度,温度越高,NO及SO₂浓度曲线的平稳区域数值越大。     

无烟煤恒温燃烧过程中NO和SO_2瞬态释放特性研究

在高温一维卧式炉上,研究了阳泉无烟煤在富氧情况下恒温燃烧的NO、SO2等的瞬态释放特性.主要在1 000℃、1 300℃、1 500℃3个温度等级下瞬态燃烧,在线测量了不同温度等级下的NO、SO2等释放特性以及计算了生成的NO中的氮和煤粉中的氮的比率.研究发现随着温度的升高,NO释放提前,NO释放过程缩短,NO释放峰值升高.随着温度的升高,生成的NO中的氮占煤粉中的氮的比率却下降.这主要由于温度高引起的更多的挥发分氮的迅速集中释放和局部高温低氧氛围更有利于NO的还原.即使是1 500℃,有热力型NO生成的情况下,NO生成量还是小于温度较低时的情况.SO2的生成过程滞后于NO,且生成量随温度上升而增加.     

O_2/CO_2气氛下煤粉燃烧中NO_x转化机理的CHEMKIN模拟

采用CHEMKIN软件中的PFR模型对不同气氛(O_2/CO_2和O_2/N_2)下煤粉燃烧过程中燃料氮NH_3的转化和NO_x生成机理进行模拟,并在模型中首次引入外部的湿烟气再循环来模拟实际富氧煤粉燃烧过程中NO_x的生成机理及影响因素。通过CHEMKIN模拟可以较为准确地定量分析富氧燃烧条件下燃料N的转化规律,富氧燃煤过程中引入再循环烟气可降低燃料N向NO的转化率,其中碳黑与NO的反应对再循环烟气中NO的还原起主要作用。     

典型生物质燃料层燃燃烧特性的试验研究

在小型单元体炉中进行了不同形状尺寸及种类的生物质燃料的层燃燃烧试验.采用着火锋面传播速率及着火锋面温度研究了生物质燃料在同一给风量条件下的层燃燃烧特性,并分析了不同给风量对层燃燃烧的影响.结果表明:尺寸较小的燃料颗粒,完全燃尽需要的时间较长,燃烧过程中床层温度较高,而经过压缩的成型生物质燃料,燃烧稳定性好,适合层燃燃烧;对于不同种类的生物质,挥发分含量越高,其燃尽时间越短,灰分含量越高,燃烧稳定性越差;着火锋面传播速率与着火锋面温度都随着给风量的增加而提高.     

生物质热解过程中氮转化规律的试验研究

采用TG-FTIR联用技术在氩气氛围下研究稻草、麦秆、杨木3种生物质热解过程中4种主要的含氮组分NH3、HCN、HNCO及NO的释放特性,并考察焦炭-N的产率。结果表明:在所选取的3种生物质热解过程中,4种含氮组分的释放趋势均与TG-DTG曲线一致,热解后期(温度高于500℃)释放较少;不同生物质热解,4种含氮组分的释放规律有较大差异,且相对产量分布不同。3种生物质NH3和HCN的相对产量明显高于HNCO和NO,NH3最高,HCN次之,两者之和占70%以上。随着生物质中H/N质量比的增大,NH3的相对产量增加,HCN的相对产量先增加后减少,HCN/NH3物质的量之比逐渐减小。杨木热解过程中气相氮释放较少,燃料氮81.50%存在于焦炭中,而稻草和麦秆中大部分燃料氮随挥发分析出,焦炭氮产率分别为29.97%和33.45%。     

不同煤种再燃过程中脱硝煤耗的试验研究

定义还原1 gNO 消耗的煤量为脱硝煤耗.在煤粉携带炉上进行了再燃试验,对不同煤种、不同工况下的脱硝煤耗进行了研究,分析了挥发分含量、再燃区温度、氧浓度、再燃燃料比等因素对脱硝煤耗的影响.结果表明:脱硝煤耗不仅能直观反映出不同煤种在还原 NO 方面的特性差异,而且还能有效反映再燃过程投入与收益之比;脱硝煤耗随着挥发分含量增加呈线性降低;再燃区氧浓度越低,脱硝煤耗也就越低;在49/6和6%氧浓度条件下,提高再燃燃料比,脱硝煤耗显著下降;在2%氧浓度条件下,提高再燃燃料比,脱硝煤耗增加;再燃区温度升高时,脱硝煤耗下降,并且挥发分越高的煤,脱硝煤耗随温度的变化越显著.     

煤和生物质床层燃烧氮氧化物生成规律的对比研究

为揭示和评估燃料特性对床层燃烧过程中氮氧化物生成规律的影响,选取了燃煤与生物质成型颗粒这两种代表性燃料,在单元体炉试验台上模拟层燃反应过程,并测定了床层表面和内部的温度及气氛.结果表明:无论燃煤还是生物质,床层内部的氮氧化物浓度峰值都显著高于床层表面,证实了炭层对氮氧化物优良的还原作用.生物质与燃煤相比火焰锋面处的氮氧...     

生物质与煤富氧混合燃烧特性研究

采用热重分析仪研究了棉秆、玉米芯和大同煤以及它们之间混合燃料的富氧燃烧特性。分析了富氧条件混合燃料的燃烧特征参数,如着火温度、峰值燃烧速率及其对应温度、燃尽温度及综合燃烧特性指数。采用Coat-Redfern法计算混合燃烧动力学参数。结果表明:在O2/CO2气氛下,提高氧气浓度可以改善生物质与煤混合燃料的燃烧反应,降低燃尽温度,使混合燃料的燃烧反应向低温区域移动;燃烧反应活化能在挥发分析出和固定碳燃烧的两个阶段均增大;但生物质与煤的掺混比例在30%情况下,氧气浓度的变化对混合燃料的着火温度的影响规律并不明显。在50%O2/50%CO2气氛下,随着生物质比例的增加,所有特征参数向低温区域前移,混合燃料燃烧反应活化能在挥发分析出阶段逐渐减小,在固定碳燃烧阶段逐渐增大。Coat-Redfern模型可以较好的描述棉秆或玉米芯与大同煤混合物在空气或富氧条件下的主要燃烧过程。     

分解炉内贫氧高CO2燃烧条件下挥发分NO生成机理

基于GRI3.0详细动力学反应机理数据库,采用生成速率分析方法,从化学反应动力学角度分析水泥分解炉内煤粉挥发分贫氧燃烧时低温、高浓度CO2条件下挥发分NO生成机理及挥发分中HCN转化生成NO的主要转化路径.分析结果表明,煤粉在过量空气系数为0.8的贫氧燃烧条件下,分解炉内高浓度CO2气氛会促进NO生成,增大NO的排放浓度;850～950℃温度范围内,CO2体积分数为0%～35%条件下挥发分NO生成的主要机理反应式为N+O2(→)NO+O、HNO+H(→)H2+NO和N+CO2(→)NO+CO;高体积分数CO2通过推进反应FINO+H(→)H2+NO和N+CO2(→)NO+CO促进NO生成;其中HNO是NO生成过程中最重要的活性含氮中间产物,对NO生成起主要的贡献作用;HCN氧化生成NO的主要反应路径为HCN先转化生成NHi,再进一步转化生成HNO活性含氮中间体,最终生成NO.     

生物质成型燃料层燃过程中NO生成规律的实验研究

针对国内现有生物质层燃锅炉NOx排放高的问题,研究其床层层燃过程及NOx生成转化规律是实现清洁高效燃烧的关键,实验主要在单元体炉实验台上进行,重点关注木材成型燃料在不同风量、不同料层厚度下的焦炭层变化和床层表面NO生成释放规律。实验结果表明,在过量空气系数较小时,火焰锋面上方焦炭反应层逐渐积累,异相还原作用增强,床层表面CO浓度逐渐增加,对应地NO浓度逐渐下降。随着料层厚度增加,单位质量燃料释放的NO总量减小;随着过量空气系数增加,焦炭反应层厚度变薄,对NO的还原作用减弱,NO的量级则逐渐增大。     

流化床O_2_CO_2燃烧_氧浓度对粒径的影响

为研究氧浓度对燃料粒径的影响,在15 kW循环流化床试验系统和0.15 MW循环流化床试验系统上进行不同氧气浓度、不同燃料、不同粒径的燃烧试验。试验结果表明,燃烧高挥发分的煤时,氧气浓度对燃料的热破碎有较大影响,进而影响燃料粒径。50%左右氧气浓度下时,燃烧高挥发分燃料,平均粒径要比在常规空气下燃烧增加约35%。低挥发分的神木半焦在燃烧过程中热破碎较弱,氧气浓度对热破碎特性影响不大,粒径和空气燃烧条件下无明显差异。     

恒温下准东煤及其混煤燃烧过程中NO释放特性研究

基于恒温热重-燃烧污染物在线监测系统,通过对NO瞬时释放曲线的分析,并结合燃烧反应动力学计算,研究了恒温条件下燃烧环境温度对准东煤燃烧过程中NO释放特性的影响。结果表明：随温度升高,单煤和混煤燃烧过程中NO的释放时间会显著降低,释放速度显著提高;煤种成分的差异会导致NO释放特性的差异,固定碳挥发分的质量分数对NO释放有影响,而灰分的质量分数对NO释放无影响,当高固定碳、高挥发分的煤与低固定碳、低挥发分的煤进行掺混燃烧时,混煤的NO释放量和释放速率会降低。当燃烧过程中掺混北山煤时,混煤NO释放量低,释放速率慢,可以看作是一个较为优良的混煤掺烧方案。     

挥发份燃烧生成NO的试验研究

对铜川贫煤进行了挥发份析出和燃烧试验。通过测取和分析挥发份燃烧后烟气中NO，对铜川贫煤挥发份中氮的赋存及迁移规律进行了探索和研究，研究表明，铜川煤的挥发份中氮的赋存形态至少为2种，随着挥发份燃烧温度的升高，NO浓度峰值的出现时间的向前移动，挥发份燃烧温度上升到1673K以后，虽然有利于热力型NO的生成，但对燃料型NO的形成有一定的抑制作用，研究结果为进一步完善煤燃烧理论，有效控制煤燃烧过程中氮氧化物的生成提供了必要的理论基础。     

关于锅炉NO_x生成机理及科学超低排放的理论研究

应用化学反应和燃烧学的基础理论,研究锅炉烟气中NO_x的生成条件和路径,认为NO_x主要是在燃料完全燃烧之后生成的。其生成的主要原因是:烟气温度高于1 500℃;烟气中含有多余的氧;含氮燃料挥发分挥发太快;燃烧组织不合理。提出了锅炉NO_x超低排放的方法。     

玉米秆和烘焙玉米秆层燃过程中氮的释放

燃烧固体燃料产生的酸性气体,如HCl、SO_2、NO_x等造成了严重的环境污染,因此国家规定了严格的排放标准。在燃烧替代燃料时,必须研究氮氧化物等的排放,以加强对其生成的控制。本实验利用便携式傅里叶红外光谱仪(FTIR)测量了玉米秆在固定床层燃过程中氮的释放情况,比较了原生物质和烘焙生物质层燃过程中NO、HCN、NH_3等气体的释放,发现原玉米秆层燃时HCN是最主要的含氮气态产物,而烘焙生物质层燃时NO是氮的最主要释放产物,此外原生物质层燃时HCN的释放量大于NH_3,而烘焙生物质NH_3的释放量大于HCN。