煤粉热解气还原NO的数值研究

基于详细的化学动力学模型Dagaut机理(1 006个反应,145种组分),利用Chemkin4.1软件中柱塞流反应器模型模拟了煤粉热解气再燃还原NO的反应过程,揭示了影响热解气还原NO 2种主要因素(温度和当量比)的作用规律,并研究了热解气中含硫组分对NO还原的影响。结果表明：当量比一定时,温度高于1 100 K后不利于热解气还原NO,当量比为1.25时热解气还原NO的最佳温度是1 100 K;温度一定时,随着当量比增加NO还原效率升高,1 200 K时热解气还原NO最佳当量比范围为1.2~1.6,且随着当量比增加反应器中HCN和NH3浓度增大,而N2浓度减少;在模拟的工况中,热解气中的H2S和SO2对NO还原效率的影响不超过5%,且H2S对NO脱除的影响大于SO2。     

生物燃料再燃脱硝特性实验研究

采用木屑、谷壳和干污泥等3种生物燃料作为再燃燃料,在一台93 kW的燃煤单角炉上进行了生物燃料再燃降低燃煤过程中NO排放的实验,研究再燃燃料种类、再燃燃料载气、再燃燃料比例等各种关键因素对NO还原率的影响,同时对再燃区内的NO、O2、CH4、HCN和NH3等关键气体组分浓度分布进行了测量.实验结果表明:生物燃料再燃能有效降低NO排放,实验条件下,木屑再燃NO还原率最大达到了64%,谷壳达到了55%,污泥达到了43%;循环烟气作为生物燃料载气时NO还原率比空气作为载气时至少提高了10%以上.炉内测量结果表明,对于木屑和谷壳再燃过程,测量得到的含氮中间物质主要是HCN,而对于污泥再燃过程,含氮中间物质以NH3为主.生物燃料再燃过程中再燃区内的O2、CH4、HCN、NH3等关键气体组分的形成和浓度分布特性与NO浓度分布特性表现出了极大的相关性,对NO还原和提高生物燃料再燃过程NO还原率起到了关键作用.     

煤粉再燃过程煤焦与NO的反应机理分析

煤粉再燃过程中，NO可通过与NO发生异相反应被还原。对煤粉再燃过程NO的异相还原机理进行了深入的研究，分析了焦炭中的氮元素及碳元素与NO的反应机理，总结了不同反应机理情况下，煤焦与NO的反应模型。     

生物质气化再燃技术中焦油的利用

针对生物质气化再燃技术路线中焦油的价值及利用开展研究。通过热重-质谱联用仪分析典型农业废弃物在热解、气化过程中焦油组分的析出情况,并在管式流动实验台上研究焦油在生物质气化气还原NO中的作用以及焦油还原NO受当量比、温度等因素的影响规律,最后建立了甲苯还原NO的机制模型,并以停流动实验台的实验结果进行了验证。结果表明:苯、甲苯、苯乙烯和苯酚是具有代表性的焦油组分;焦油对生物质气化气还原NO有积极的作用;焦油组分还原NO存在最佳的当量比,并要求合适的温度窗口,需要关注聚合反应;甲苯还原NO机制(NO reduction by toluene,NRT)模型与实验结果拟合良好,模型的生成速率和消耗速率分析显示HCCO和C2H在焦油还原NO中具有重要作用。     

地下气化煤气作为多组分还原性气体脱硝的实验研究

为了揭示再燃过程中地下气化煤气作为多组分还原性气体(H2、CO等)降低还原NO的影响规律,在气体反应器实验台上进行了多组分还原性气体脱硝的实验研究。实验结果表明：反应温度不变时,化学当量比增大,NO脱除率逐渐降低;化学当量比较低时,随着反应温度的升高,NO脱除率逐渐升高;化学当量比较高时,再燃区存在一个最佳反应温度条件;停留时间对多组分气体再燃脱硝的影响规律表明,为提高再燃过程的脱硝效率,在锅炉设计时应尽量增加再燃燃料在再燃区的停留时间;再燃燃料比的增加使再燃区还原性气体浓度增加,这必然提高NO与还原性气体的反应速率,有利于进一步提高NO脱除。实验结果有利于了解多组分还原性气体再燃降低还原NO特性,组织良好的燃烧条件,可为理论研究提供参考依据。     

超细煤粉的细度对再燃还原NO的影响

以烟煤和褐煤混煤的超细煤粉作为再燃燃料，用N2、O2、CO2、NO配制模拟烟气，在立式携带流反应器中进行了煤粉再燃还原NO的实验，研究了超细煤粉的细度对炉内1300℃高温烟气中再燃还原NO的影响。结果表明：①超细煤粉在再燃区内最佳停留时间约为0．8s：②NO的还原效率随着超细煤粉细度提高而增大；③在再燃燃料比为20％～25％、再燃区的初始氧浓度为4％—6％的工况范围内，煤粉细度对NO还原效率的影响显著；④在保证一定的NO排放浓度水平的情况下，使用较细的超细煤粉作为再燃燃料时，可以减少再燃燃料的投入量。     

生物质废弃物再燃降低NOx排放的试验研究

再燃技术降低锅炉NOx排放是当前炉内脱硝的重要技术。在小型滴管炉内进行了采用生物质废弃物作为再燃燃料还原模拟烟气中NO的热态试验。通过改变生物质种类、再燃区反应温度、再燃燃料量等试验条件，获得再燃区NO被还原的试验结果，并对结果进行了简要分析。     

煤气再燃还原氮氧化物的特性研究

电厂煤粉锅炉燃煤过程产生的氮氧化物对环境的污染非常严重。为了降低氮氧化物(NOx)的排放，并且利用现有的地下气化煤气气源，把煤气作为再燃燃料还原煤燃烧已生成的NOx，研究煤气再燃还原NOx的化学动力学特性。煤气中对NOx还原起主要作用的气体是H2、CO和CH4，其比例是5.6:4.7:1，构造了一个适用于煤气再燃还原NOx的化学反应机理(200个反应46种物质)，利用该机理研究了O2浓度、温度、初始的NO浓度、压力对煤气再燃还原NOx的影响，并给出了计算结果，利用这些机理可以很好地预测燃烧过程中的NOx排放特性，优化反应过程和运行参数。     

煤粉细度对再燃还原烟气氮氧化物影响的实验研究

在实验室高温气体携带炉上，以不同细度的烟煤煤粉作为还原燃料，分别在1200℃与1300℃、不同再燃区初始氧量等工况下进行了比较全面深入的再燃还原NO效率的实验。根据实验结果讨论了煤粉细度对NO还原效率和制粉电耗的影响规律，也分析了再燃区反应温度等因素的影响。     

超细粉再燃技术中HCN对NO_x的生成和还原的影响

为给出超细粉再燃技术中HCN对NOx生成和还原的影响,对CRF炉中褐煤的常规燃烧和超细粉再燃进行了数值模拟。结果显示,褐煤作为再燃燃料的超细粉再燃技术有效地降低了出口NOx的排放,与常规燃烧相比脱除率达到58.2%～72.52%。再燃区过量空气系数变化的超细粉再燃工况,再燃区中NOx还原率越高,再燃区HCN等其他含氮组分的反应率越高,越有利于降低出口NOx的排放。     

水煤浆挥发分再燃对NO还原的影响

为了解水煤浆再燃过程中均相还原反应效果的影响因素,在固定床反应器上,利用合成烟气模拟再燃区环境,对不同煤种的水煤浆,在不同的浓度、再燃区温度、氧气浓度、颗粒粒径对挥发分再燃效果的影响进行了研究。实验结果显示：挥发分的再燃效果随着水煤浆浓度的降低而升高,随着煤阶的降低而增加。另外,挥发分含量相同,含氮量高的再燃效果要好一些。再燃区反应温度的升高有益于水煤浆挥发分的释放以及再燃反应。挥发分作为再燃燃料时,再燃区烟气含氧量的影响最大,再燃效果随含氧量的增加而降低。制浆原煤粒径的大小对挥发分再燃的效果有所影响,随粒径的减少再燃效果略有增加。     

气体先进再燃脱硝试验研究

选用天然气和液化石油气作再燃燃料,氨水和尿素作还原剂,碳酸钠和乙醇作添加剂,采用锅炉燃烧模拟装置研究了多种形式先进再燃的脱硝性能。结果表明：先进再燃比基本再燃脱硝效率明显提高。在典型条件：再燃比为15%,再燃温度为1 273 K,氨氮摩尔比为1.5时,天然气和液化石油气先进再燃脱硝效率分别达到82%~88%和82%~ 92%,而氨的有效利用率比SNCR中的低。碳酸钠能有效拓宽还原剂脱硝温度窗口,乙醇则对还原剂脱硝有一定的抑制作用。还原剂远离燃尽风喷入燃尽区下游适宜温度范围内,可获得更高的脱硝效率和还原剂利用率。先进再燃与SNCR复合脱硝效率可达90%以上,是一种高效的脱硝方法。     

天然气再燃还原NO的实验研究

天然气再燃是控制燃煤电站氮氧化物排放的先进技术。对天然气再燃还原NO的关键影响因素进行了系统实验研究,发现脱硝效率随着天然气/NO摩尔比以及温度的增加而提高;再燃区存在最佳过量空气系数,α在0.8左右时脱硝效率最高;延长再燃区停留时间有利于降低NO的排放,但超过1.53s后,继续增加停留时间对脱硝效率的影响并不明显。     

含氨煤气再燃脱硝反应的化学动力学模拟

煤气再燃有望成为一种有效的低污染燃烧方式得到广泛的使用。该文利用化学动力学模型对2种典型含氨煤气的脱硝反应特性进行了模拟研究。计算结果发现,再燃停留时间的延长可以显著提高再燃脱硝的效果,再燃停留时间应该大于1s才能取得较好的脱硝效果。同时,再燃温度越高,反应越迅速,脱硝效果越好。再燃区过量空气系数的降低对脱硝也有好处。煤气中的氨成分对煤气脱硝有一定的促进效果,而且随着反应温度的降低和再燃比例的增加,促进效果增强。含烃煤气与非烃煤气的再燃特性有很显著的差异,进行低NOx燃烧方式设计的时候应特别注意。     

生物质再燃脱硝特性的实验研究

沉降炉实验结果表明,生物质再燃可以获得70%左右的脱硝效率。在1373 K温度范围内,随着温度的升高,棉秆、麦秆、梧桐木和松木的再燃脱硝效率均有提高。为保证较高的脱硝效率,再燃区过量空气系数、再燃比以及停留时间应分别为0.6～0.8、20%和0.7 s左右。同时,燃料粒径对脱硝效率影响不明显。而随着NO初始浓度的增加,脱硝效率得到相应的提高。     

再燃区水煤浆脱硝反应特性的试验研究

为了解水煤浆的再燃脱硝特性，于固定床反应器上，模拟再燃区反应环境，利用组成为O2=4%，CO2=16%，NOx= 400 mL/m3，平衡气Ar的模拟烟气，在反应温度900~1200℃，过量空气系数在0.7~1.1的范围内，研究了水煤浆的再燃脱硝表现和影响因素。试验发现，水煤浆的再燃脱硝能力是煤粉和水综合作用的结果；其脱硝效果与成浆煤种相关，随再燃区过量空气系数的增加而减弱，与再燃区温度成正比，与成浆煤粉粒径和煤浆浓度成反比。试验获得的最高水煤浆脱硝率为64%。优良的脱硝特性揭示水煤浆是一种优质的再燃燃料，具有广阔的再燃应用前景。     

超细煤焦的细度对再燃还原NO的影响

以烟煤和褐煤混煤超细煤粉制作的煤焦作为再燃燃料，用N2，O2，CO2，NO配制模拟烟气，在立式携带流反应器中进行了煤焦再燃还原NO的实验，研究了超细煤焦的细度对炉内1300℃高温烟气中再燃还原NO 的影响。结果表明：①NO 的还原效率随着超细煤焦细度的提高而增大；②在再燃燃料比为20%~25%、再燃区的初始氧浓度为2%~4%的工况范围内，煤焦细度对NO 还原效率的影响显著；③在其它情况相同的条件下，当煤焦细度由154mm筛下提高到71mm筛下时，再燃还原NO的效率增加幅度不大；当煤焦细度由71mm筛下提高到45mm筛下时，再燃还原NO的效率大幅度增加；④NO还原效率与煤焦粒径的2次方成反比。     

煤种对超细煤粉再燃还原NO效率的影响

以三种煤质差异较大的超细煤粉作为再燃燃料,用N2、O2、CO2、NO配制模拟烟气,在立式管式携带炉中,研究了煤种对再燃降低NO效率的影响.结果表明,在相同的条件下,挥发分越大的煤种再燃还原NO效率越高;对于煤质差异较大,尤其是挥发分含量差别较大的超细煤粉,其含N量对再燃还原NO效率的影响将被挥发分的影响所掩蔽.     

影响水煤浆再燃效果的主要因素研究

为了研究使用水煤浆作为再燃燃料在大型电站锅炉上的再燃脱硝效果和影响因素，在1台新建的670t/h的水煤浆锅炉上进行了再燃燃料量比在12.5%~25%、主燃区过量空气系数a1在0.92~1.34、再燃区过量空气系数a2在0.91~1.04之间变化的低NOx燃烧调整试验，分析了再燃燃料量比、再燃区过量空气系数、主燃区过量空气系数、再燃区温度、烟气在再燃区停留时间和混合状况对脱硝率的影响。试验结果显示，相对于均等配风时锅炉的NOx排放量788mg/m3，水煤浆再燃能够有效地降低NOx的排放量，脱硝效果最高可以达到42.5%，说明大型电站锅炉上采用水煤浆再燃是一种有前景的脱硝方法，同时通过试验确定了再燃过量空气系数为0.95时的最佳再燃燃料比为16%，再燃燃料比为25%时，在实验工况范围内，最佳再燃区过量空气系数为0.91。