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。     

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。     

天然气先进再燃区脱硝效率影响因素的实验与模拟研究

有喷氨的天然气先进再燃是控制氮氧化物排放的一种重要技术，文中结合实验室模拟和化学动力学模型，对先进再燃区的几种主要影响因素的作用规律进行揭示和研究。研究表明，温度低于1050℃：条件下，再燃脱硝的效率很低，而当再燃区的温度达到1100～1200℃，表现出非常高的脱硝效率；随着初始NH3／NO比例的增加，脱硝效率一直增加，起初增加明显，后面增加强度减少；随着过量氧系数的变化，脱硝效率先增加，然后降低，存在着一个最佳的过量氧系数；随着初始CH4／NO的增加，脱硝效率先增加，然后降低，存在着一个最佳的初始CH4／NO比值，实验表明最佳的初始CH4／NO比值为3。采用修正后的化学动力学模拟更接近于实验值。     

煤粉再燃过程再燃煤比脱硝量的实验研究

对于煤粉再燃过程,定义单位质量再燃煤粉还原NO量为比脱硝量。在煤粉携带炉上进行再燃实验。对不同工况下NO还原效率与比脱硝量进行对比研究,分析O2浓度、再燃燃料比与煤粉细度对比脱硝量的影响规律。实验与分析结果表明：NO还原效率高并不意味比脱硝量高;NO还原效率随O2浓度降低和再燃燃料比增加而单调增加,但比脱硝量变化规律相对复杂。不同细度煤粉达到最高比脱硝量的工况不同。过量空气系数为0.3~0.65的范围为高比脱硝量区。煤粉粒径减小、反应时间增加导致NO还原效率与比脱硝量增加。     

气体再燃低NOx排放试验研究

在一台具有空气分离、燃料分级燃烧等多用途的一维热态试验台上,研究了天然气再燃燃烧过程中停留时间、空气过量系数、温度、煤种等一些关键因数对NOx释放规律的影响。结果表明：提高再燃区停留时间有利于降低NOx的排放,其最佳停留时间为0．6s;再燃区过量空气系数存在一个最佳值(0．8～0．9);脱氮效率随着再燃量的增加而增大,随着再燃区温度的增加而增大;对于不同煤种,均能起到显著的降低NOx排放作用;试验室的脱氮率为70％～80％,NOx的排放浓度可在200mg／Nm^3以下。     

生物质再燃脱硝及异相还原研究

利用携带流反应器研究再燃燃料种类(稻秆、麦秆、棉花秆、稻壳、麦秆焦)、再燃燃料比Rff、再燃区反应温度t2、再燃区过量空气系数α2、再燃燃料粒径dp等因素对脱硝效率的影响,分析了麦秆焦异相还原NO对总脱硝效率的贡献。结果表明:4种生物质中棉花秆脱硝效果最好,麦秆次之,稻壳和稻秆较差;在相同α2下,t2=900～1100℃内,生物质再燃脱硝效率随着t2的提高而增加;对于粒径小于425μm生物质再燃燃料,其再燃脱硝效率随粒径减小略有增加;随着α2的降低和Rff的提高,生物质再燃脱硝效率均呈现先上升后下降的趋势,在α2=0.7～0.8,Rff=20%～25%条件下,可以获得较高的脱硝效率,各种生物质再燃脱硝效率均在50%以上;在Rff=10%～26%,麦秆焦异相还原NO的贡献在59%～68%,且呈现中间低两头高的趋势。     

生物质再燃脱硝的试验研究

采用恒温沉降炉研究了秸秆、稻壳2种生物质及一种煤粉作为再燃燃料的NO还原特性,针对燃料种类、过量空气系数、停留时间及再燃比例4个因素的改变对脱硝率的影响进行了实验研究,同时对3种燃料的再燃燃尽特性进行了分析。研究表明：生物质脱硝能力明显高于煤粉,提高再然比例及减小过量空气系数,3种燃料的脱硝率有不同程度的提高,其中秸秆脱硝率最高,稻壳中等,煤粉最低;在一定的再燃停留时间内(650 ms),延长停留时间,脱硝率增加,超过这一停留时间,脱硝率增加缓慢。生物质与煤粉相比,在相同反应条件下能获得更高的脱硝效果,同时其不完全燃烧损失保持在合理的范围内。     

O2/CO2燃煤气氛下有机钙再燃脱硝性能

采用沉降炉实验系统研究了O2/CO2燃煤气氛下醋酸钙、醋酸调质石灰石和木醋调质石灰石再燃脱硝性能,探索了CO2浓度、温度、再燃比、氧浓度、停留时间、SO2、氨氮比等反应参数对再燃和先进再燃脱硝的影响。结果表明：O2/CO2气氛下,提高CO2浓度有助于有机钙再燃脱硝反应。有机钙再燃和先进再燃脱硝适宜工况参数：温度范围1223~1373 K、再燃比为14%~17%、再燃区入口氧浓度为3%左右、停留时间为0.8 s,氨氮比为0.75。典型工况条件下,有机钙基本再燃脱硝效率为62.0%~82.7%,先进再燃脱硝效率88.3%~95.6%。醋酸和木醋调质石灰石再燃和先进再燃脱硝性能略优于醋酸钙。O2/CO2气氛下有机钙再燃在最佳脱硫温度下不能获得最大脱硝效率,先进再燃可以明显改善脱硝性能。最佳反应条件下木醋调质石灰石先进再燃脱硫脱硝效率分别为73.2%和94.8%。     

水蒸气与添加剂对生物质再燃/高级再燃脱硝特性的影响

以稻壳和氨气还原剂为对象,利用携带流脱硝试验装置,研究了再燃区反应温度(T2)、再燃区化学计量比(SR2)、水蒸气含量、添加剂种类与浓度等对生物质再燃/高级再燃脱硝效果的影响。结果表明:随着T2升高,生物质再燃与高级再燃的脱硝效率呈现不同的趋势,高级再燃下脱硝效率呈现先上升后下降再趋于稳定的趋势,其相应的脱硝窗口温度为950~1 100℃。随着SR2降低,稻壳再燃脱硝效率逐渐升高,而高级再燃脱硝效率先增加后降低,最佳SR2在0.7~0.9之间。随着水蒸气含量增加,生物质再燃/高级再燃脱硝效率均呈现先增加后降低的趋势,水蒸气量为4%左右时脱硝效率最佳。添加剂对生物质再燃/高级再燃脱硝均有一定的促进作用,其中Fe2O3促进作用最为显著,NaOH和Na2CO3次之,KCl和Ca(OH)2的促进作用较差。添加剂浓度(50~150?mol/mol)对脱硝效率的影响不显著,水蒸气与添加剂耦合可显著增加生物质再燃/高级再燃脱硝效率;与无水蒸气和无添加剂相比,4%水蒸气含量与100?mol/mol Na2CO3耦合作用的再燃/高级再燃脱硝效率分别提高13.5%与11.4%。     

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。     

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。     

再燃过程再燃煤粉燃料C释放特性的试验研究

再燃煤粉中C是重要的NO还原剂，也是煤中主要可燃质，其释放特性是影响NO还原效率及再燃煤粉燃尽的关键因素。在携带炉煤粉再燃试验过程中采集了不同实验条件下的煤焦样，对采集样品的元素构成进行了测定。对不同煤粉细度、再燃燃料比和再燃区氧量下再燃煤粉燃料C的释放规律进行了分析；以燃料H作为挥发分的示踪物，对挥发分C与煤焦C的释放时段进行了对比分析；研究了燃料C释放与NO还原效率间的关系。试验与分析结果表明，在0．2s以前，挥发分的释放与煤焦的氧化和气化是同步进行的，因而挥发分C的释放与煤焦C的释放也是同步进行的；0．4s时，挥发分释放完全，以后，燃料C主要以煤焦C的形式释放；再燃燃料比与氧量的改变主要影响0．2s后煤焦C的释放；煤粉细度对挥发分C与煤焦C的释放均有影响，对于一定量的煤粉，其煤焦的氧化与气化速率与煤粉粒径的平方成反比关系，细化再燃煤粉，不仅有利于煤粉的燃尽，还有利于提高NO的还原效率。     

天然气再燃降低锅炉NOx的排放

介绍了常规天然气再燃技术的原理、特点及缺点 ,列举了国外主要天然气再燃的应用项目。介绍了我国 NOX污染现状 ,过去我国环保要求较低加上经济上的考虑 ,对 NOX脱除未予应有关注 ,当前控制 NOX的应用方法皆不尽理想。天然气再燃技术降 NOX效果好 ,技术成熟 ,投资较少 ,无二次污染 ,我国的天然气储备丰富 ,随着环保要求的提高 ,该技术将得到广泛的应用。最后介绍了高级天然气再燃 (AGR)、淡燃料天然气再燃和胺增强天然气再燃 (AEFLGR) 5种其他再燃技术     

天然气再燃烧降低NO_x的数值模拟研究

对实验用管式炉进行数值模拟计算。采用标准k-ε湍流模型、NOx生成模型,对管式锅炉内的流场情况、管式锅炉内的NOx的浓度进行模拟计算。模拟计算表明,提高再然区温度有利于NOx的还原,再燃区过量空气系数越小越有利于NOx的还原,再燃天然气数量的增加可降低NOx浓度的排放,同时再燃天然气的比例提高到一定的水平,再增加天然气数量后对还原NOx的影响逐步减小。     

天然气再燃还原NO的动力学模拟

在考虑再燃机理中一些关键反应步骤的基础上,建立了天然气再燃还原NO的化学动力学模型,包含40种组分和165个化学基元反应。介绍了NO还原的简化反应路径。模型的计算结果表明:NO的分解与HCN、CHi和CO组分的关联性极大;再燃区过量空气系数在0.7～0.75之间、温度在1 500～1 550 K之间时还原效果最好。     

采用再燃技术降低锅炉Nox排放的工程实践

概述低NOx再燃技术在我国的试验研究及工程应用情况。通过试验台试验和数值模拟计算，并结合现场试验，为改造工程提供了最优化的方案，使工程应用达到了预期效果。将天然气作为再燃剂应用在一台50MW机组锅炉上，取得了NOx排放质量浓度降低44％的效果（天然气体积分数为15．6％）；将细煤粉作为再燃剂应用在一台65t／h煤粉炉上，取得了NOx排放质量浓度降低56．5％效果（再燃燃料质量分数为20％），成功实现了低NOx再燃技术在我国的工程应用。再燃技术的整个系统结构简单、运行操作方便、投资费用和运行成本都相对较低。实践证明，低NOx再燃技术是适应我国国情的高效低NOx燃烧技术，具有一定的应用前景。