低挥发分烟煤再燃还原NO的实验研究

利用一种低挥发分烟煤作为再燃燃料,在煤粉携带炉中进行了该种煤再燃还原NO的实验研究。实验测量了不同反应时间、不同再燃燃料比和不同煤粉细度下再燃过程NO还原效率。实验表明,再燃过程NO还原率随反应时间和再燃燃料比的增大而增大,随煤粉颗粒增大而减小。所以,在使煤粉成为超细粉的基础上,利用低挥发分烟煤作为再燃燃料是具有可行性的。     

SO_2气氛下半焦负载Na,Ca,Fe对NO-半焦还原反应的影响

通过程序升温实验和暂态响应实验 ,研究了 SO2 气氛下半焦负载 Na,Ca,Fe对 NO-半焦还原反应的影响 ;结果表明 SO2 对 NO-半焦反应的影响因温度高低而不同 ,低温下由于 SO2 在半焦表面的化学吸附占据了半焦表面的活性位 ,因而抑制 NO的还原 ,高温则有利于 SO2 - NO气相反应 ,从而致使 NO转化率升高 ;SO2 对 NO-负载催化剂半焦还原反应有抑制作用 ,其抑制程度与温度有关 ,低温下随温度升高 ,抑制程度增加 ,高温下随温度升高抑制程度降低 ;负载 Na,Ca和 Fe的半焦在 SO2 气氛下对 NO-半焦还原反应表现为不同的活性 ,其中 Fe的活性最高 ,Na的活性受 SO2 影响最大 ,这与硫酸盐的分解温度以及 SO2 在半焦表面化学吸附性质有关 .     

SO2气氛下半焦负载Na,Ca,Fe对NO—半焦还原反应的影响

通过程序升温实验和暂态响应实验，研究了SO2气氛下半焦负载Na,Ca,Fe对NO-半焦还原反应的影响；结果表明SO2对NO-半焦反应的影响因温度高低而不同，低温下由于SO2在半焦表面的化学吸附占据了半焦表面的活性位，因而抑制NO的还原，高温则有利于SO2-NO气相反应，从而致使NO转化率升高；SO2对NO-负载催化剂半焦还原反应有抑制作用。其抑制程度与温度有关，低温下随温度升高；抑制程度增加，高温下随温度升高抑制程度降低；负载Na,Ca和Fe的半焦在SO2气氛下对NO-半焦还原反应表现为不同的活性，其中Fe的活性最高，Na的活性受SO2影响最大，这与硫酸盐的分解温度以及SO2在半焦表面化学吸附性质有关。     

分解炉内NO生成与NH_3脱硝的数值模拟研究

在计算流体力学的基础上,以FLUENT软件为平台,对喷腾型燃煤分解炉内NO产生过程、生成机理和炉底喷氨的脱硝效果进行了数值模拟研究。模拟结果表明:分解炉内温度分布均匀,NO在煤粉燃烧区域内形成,NO按生成机理可分为热力型NO和燃料型NO,但主要以燃料型NO为主;采用炉底喷氨的方法,可显著降低分解炉排放的NO量,当入炉烟气中NH3含量为8%时,脱硝率可达到89.8%,为水泥分解炉脱硝技术与装置开发提供参考。     

O_2/CO_2气氛下碱金属对煤燃烧特性的影响

采用热重分析仪对O2/CO2气氛下碱金属对无烟煤燃烧特性的影响进行研究.研究结果表明NaCl、K2CO3能够改善无烟煤的燃烧性能,这主要由于Na、K对无烟煤着火后挥发分和固定碳的燃烧起促进作用,而K对无烟煤燃烧的促进作用更明显.通过TG-DTG切线法计算得出着火温度,与煤样相比分别降低了19.1℃和23.7℃,这主要由于Na、K催化剂在煤燃烧过程中,充当了氧的活性载体,促进氧从气相向碳表面扩散,从而降低了固定碳表面着火温度.同时,计算得到煤和Na、K负载样品的燃烧特性指数分别为4.39×10-6、11.14×10-6、17.22×10-6,可见Na、K负载样品优于煤的燃烧特性,其燃烧特性指数的提高主要在于着火温度的降低,表明Na、K均可降低无烟煤高温燃烧区的表观活化能,提高燃烧反应速度.     

柴油机燃烧室结构对混合气形成及燃烧特性的影响

针对已开发的2.0L型高压共轨直喷柴油机燃烧室,利用FIRE软件建立其仿真计算模型,仿真分析了不同燃烧室结构对缸内速度场以及湍流特性的影响,并引入与混合气形成和燃烧过程密切相关的无量纲参数Da数,研究了燃烧室结构形状对混合气形成机理、燃烧过程以及NO和SOOT生成率的影响。结果表明:通过合理设计燃烧室的结构形状可以有效组织混合气的形成和燃烧过程,从而抑制NO和SOOT的生成。     

贫煤与不同煤种混烧NO排放特性试验

选用山东电力用煤,通过将贫煤与不同煤种进行两两掺混,利用管式炉等设备进行燃烧试验,由烟气分析仪测得烟气中所含NO浓度并记录处理数据,分析氧体积分数、温度对贫煤与不同煤种混烧时NO排放特性的影响规律。结果表明:随氧体积分数的增大,NO排放曲线呈现第一峰值增大且出现时刻提前、总排放量增大、总排放时间明显缩短的趋势。贫煤与褐煤混烧时选择合适的燃烧温度对NO排放有一定的抑制作用;与烟煤、无烟煤混烧时不同温度下NO总排放时间和总排放量接近。     

缸内直喷天然气发动机燃烧室选型及其混合气形成机理

利用FIRE软件建立了2.0L型直喷CNG发动机的燃烧模型,在光学样机上对CNG燃料缸内直喷的燃烧模型进行验证的基础上,仿真研究了不同燃烧室形状对缸内微观物理场的影响,探索燃烧室形状对混合气形成机理和燃烧特性以及NO生成规律的影响。结果表明:CNG燃料缸内直喷时燃烧室形状对缸内湍流特性及浓度场分布特性,特别是对火花塞附近的浓度场和湍流特性的影响很大;NO生成量不仅取决于NO的反应速率,还与反应区域的面积和反应持续时间密切相关;当燃烧室采用直口且底部适当凸起的形状时,不仅有效抑制了NO的生成,而且可以有效控制火焰传播速度,有利于稀薄燃烧。     

贵州无烟煤的燃烧特性和NOx排放特性试验

为了探究氧量及温度对贵州无烟煤的燃烧特性及NOx排放特性的影响,选用粒径为58～75 μm的贵州无烟煤,利用一维沉降炉进行相关试验.研究结果发现,贵州无烟煤NOx排放量随着氧气量的增加而增加,当过量空气系数大于0.9后增幅趋缓;随着燃烧温度的上升,NOx生成量增加,在达到1 400 ℃后,由于生成大量热力型NOx,NOx排放量呈指数型大幅增长;氧量主要影响贵州无烟煤在燃烧过程的0.2 s之前以及2.0 s之后的NOx生成量,对于0.2～2.0 s的主燃烧区域的NOx生成量影响不大.研究认为氧量是影响贵州无烟煤NOx排放及燃烧的最主要因素,燃料型NOx对温度并不十分敏感.     

油页岩颗粒燃烧的高温段多相燃烧模型

油页岩的燃烧过程是复杂的.基于热重燃烧曲线,可将油页岩的燃烧过程分为低温阶段、过渡阶段和高温阶段3部分:低温阶段为均相燃烧,高温阶段为多相燃烧,而过渡阶段则为高温阶段的多相燃烧准备条件.本文建立了高温段的多相燃烧模型:在能量方程中耦合了颗粒与外界环境之间的对流和辐射换热;低温阶段挥发分的大量释放使得油页岩内部孔隙增大,因而考虑了颗粒内表面积对碳的燃烧反应速率的影响;同时也考虑了挥发分和固定碳的燃烧对油页岩固体颗粒密度的影响.模型的计算结果与实验数据相吻合.     

煤粉再燃还原NOx动态过程试验研究

通过固定床对煤粉再燃还原NO_x的微观动态变化过程,以及不同φ(O₂)条件下的再燃脱硝效果进行了试验研究,结果表明,煤粉再燃过程存在典型的3阶段分布特性,分别是再燃煤粉早期NO生成阶段、挥发份的均相还原阶段和焦炭的非均相还原阶段.再燃粉煤早期NO生成阶段和焦炭的非均相还原阶段对φ(O2)变化不敏感,挥发份的均相还原阶段对φ(O₂)变化非常敏感,NO还原效率随φ(O₂)的增加而降低,φ(O₂)=8％是NO还原有效与否的分界线,当φ(O₂)>8％时,再燃煤粉非但不能对来流NO进行有效还原,而且还生成了新的NO.要获得理想的脱硝效果,需要φ(O₂)<5％,对应挥发份化学当量比SRV<0.8. 通过对不同φ(O₂)条件下的NO动态曲线进行定量积分分析,发现挥发份是富燃还原性气氛下还原NO的主要贡献成分,同样在贫燃氧化性气氛下也是NO生成的主要贡献成分.同时还给出了神华煤再燃还原NO的效率与氧量气氛之间的经验公式.     

O2/CO2气氛超细煤粉与常规粒径煤粉混合燃烧特性

采用数值模拟方法,研究O2/CO2气氛下,常规粒径煤粉与一定比例超细煤粉混合的燃烧特性以及NOx生成特性,得到不同超细煤粉和常规粒径煤粉混合比例下燃烧室内气体温度分布、浓度分布以及污染物NOx分布.研究结果表明：采用超细煤粉与常规粒径煤粉混合燃烧可以提高煤粉着火燃烧特性,同时减少NQx的生成;超细煤粉比例提高,煤粉着火提前,燃烧速度加快,NOx的生成量降低;当超细煤粉质量分数为30%～50％时,减少NOx的生成效果明显.     

有机钙助燃特性研究

采用热重法研究了有机钙对长广煤燃烧的影响。有机钙含有大量可燃性有机气体,醋酸钙镁和醋酸钙煅烧析出丙酮气体,丙酸钙煅烧析出戊酮气体。添加醋酸钙镁或丙酸钙后,煤样热解过程中挥发份析出时间提前,析出量和析出强度增大,热解性能提高;醋酸钙带入结晶水,阻碍了煤的热解。添加有机钙后,煤粉在燃烧初期迅速失重,燃烧速率远大于原煤,而在后期,样品燃烧平缓,燃烧速率小于原煤。有机钙能够提高长广煤的着火性能和整体燃烧性能。     

分解炉内不同煤质煤粉燃烧的数值模拟

针对一实际尺寸的分解炉建立数学模型，采用简化的PDF反应模型对3种不同煤质煤粉在分解炉内的燃烧过程进行了数值模拟。数值计算结果直观地展现了煤粉在炉内运动过程中的颗粒轨迹、挥发份释放速率、焦炭燃烧速率的详细情况，并对不同煤质煤粉进行了对比研究，为论依进一步研究分解炉内煤粉燃烧和碳酸钙分解的耦合作用提供了参考，为分析煤质与分解炉结构的适应性问题提供了理据。     

煤粉燃烧中NO生成的数学模拟

本文对一维炉中煤粉燃烧时NO生成情况进行了数学模拟,讨论了过剩空气系数、最高燃烧温度及煤的特性对NO浓度及转换率的影响,解释了实验的结果。     

Experimental Research and Mathematical Modelling for Coal Reburning in Furnace

1 Introduction Coal combustion is one of the main sources of forming NOx in the atmosphere. To reduce NOx emissions, various NOx reduction strategies have been investigated. Among recent developments for reducing NOx emissions, reburning technology is considered to be one of the most cost-effective ones for coal combustion systems, capable of reducing 50%–70% of NOx [1]. In the past several years, many investigators have worked on laboratory-scale measurements, kinetic mechanisms and nume…     

微波辐射强化焦炭还原NO的反应机制

为探索高效、廉价的燃煤工业锅炉脱硝技术,以适宜工业应用的苹果木热解焦炭和热解兰炭作为NO还原剂,在微波反应系统中研究微波辐射对两种样品还原NO能力的影响,并结合红外测温实验,以及两种样品的孔隙结构、热重反应性等理化性质,对还原实验结果进行分析.研究结果表明:和热解兰炭相比,苹果木热解焦炭的孔隙结构更加发达,BET比表面积和孔容积更大,易于着火,燃烧反应速度较早达到最大值,并最先燃尽;但其燃烧剧烈强度、前期反应能力、可燃性以及燃烧性能偏弱.未施加微波时,苹果木热解焦炭对NO的还原能力强于热解兰炭;施加微波后,两种样品还原NO的能力较未施加微波时均有所增强;微波辐射有效促进了焦炭对NO的还原,且这种促进效果和微波功率成正比关系;微波辐射对热解兰炭的NO还原的促进效果较苹果木热解焦炭明显.红外测温实验结果表明,经过不同功率的微波辐射后,两种样品表面温度均有不同程度的提高,说明微波具有明显的热效应,促进了焦炭对NO的还原.     

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.     

生物质型煤燃烧特性

以无烟煤、玉米秸秆和黄土为原料,研究了玉米秸秆含量为5%~35%的生物质型煤在不同试验条件下的燃烧特性。通过热重试验获取了温度与质量间的关系,找出了各阶段燃烧特征温度和挥发分最大失重速率,计算了燃烧全过程温度范围,燃烬率和失重速率所占面积。通过与传统型煤的试验结果比较,生物质型煤燃烧特性好,挥发分初始析出温度降低了50℃,到最后燃烧基本结束温度降低了186℃,燃烬率提高了10%。