超细煤粉再燃的模拟计算与试验研究

超细煤粉再燃技术脱氮效率高而运行费用低，是最行之有效的低NOx燃烧技术之一。通过模拟计算与试验方法，对一维热态煤粉炉内煤粉再燃，再燃区温度、过量空气系数、再燃燃料喷射速度和再燃燃料粒度对NOx还原率的影响规律进行了研究。研究结果表明：最佳再燃区温度为1200℃：最佳再燃区过量空气系数为0．9左右；再燃燃料喷射速度越高，NOx还原率越高；再燃燃料越细，对NOx的还原作用越强，最佳再燃燃料粒度为20μm。与常规煤粉再燃相比，以超细煤粉作为再燃燃料，不仅对燃烧效率影响较小，而且对NOx的还原效率也明显提高。     

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。     

低NOx改造方案中煤粉再燃风喷口位置的选择

针对国内某热电公司410 t/h四角切圆燃烧锅炉,基于CFD软件平台,采用常规煤粉做再燃燃料,在额定负荷下分别对原有方案和4种不同再燃风喷口位置的改造方案的炉内燃烧及污染物生成进行数值模拟,选择出最优方案实施改造。结果表明,再燃改造燃烧器区间增大,燃烧器区域容积热负荷qv降低,可以有效降低炉膛最高温度,从而抑制热力型NOx的生成。主燃区低氧燃烧可以抑制NOx的生成,使得进入再燃区具有较低的NOx浓度,还原效果更好。再燃风喷口位置越低,受主燃区的干扰越大,还原效果差;再燃风喷口位置越高,停留时间短,还原效果也差,同时炉膛出口烟温越高,飞灰含碳量也越高;选择合适的再燃风喷口位置,可以取得较好的还原效果。通过采用主燃区低氧燃烧,选择合适的再燃风喷口位置,以及燃尽风的作用,使得改造脱硝率达到47.66%,而且锅炉各参数运行稳定,同时锅炉热效率也略有增加,因此对于灰分较低的易燃尽烟煤来说,实施常规煤粉再燃改造可以获得比较满意的效果。工程实践表明,数值计算结果与实际运行数据吻合良好。     

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。     

660MW机组燃煤锅炉耦合生物质气再燃数值模拟

为了研究不同高度生物质气再燃喷口对锅炉燃烧过程等的影响,基于Fluent软件,搭建燃煤耦合生物质气模型,对某公司660 MW机组煤粉炉耦合生物质气再燃过程进行了数值模拟,研究生物质气喷口位置对锅炉温度场、NOx的排放量和烟气中各组分变化的影响。结果表明:燃煤锅炉耦合生物质气再燃会导致炉膛烟气出口温度升高,并且随着生物质气喷口高度的增加而增加;生物质气再燃能降低NOx的排放量,生物质气喷口位于再燃区上部、中部、下部时NOx排放的平均质量浓度分别为228.32、210.19、239.58 mg/m3,其中生物质气喷口位于再燃区中部的效果最好,与原始工况NOx排放平均质量浓度291.96 mg/m3相比,下降了28.01%;生物质气再燃增加了烟气中CO的体积分数,并且随着生物质气喷口位置的增高而增加。     

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。     

600 MW机组燃煤锅炉耦合生物质气再燃污染物排放研究

为了研究生物质气种类及再燃区过量空气系数对燃煤耦合生物质气再燃过程的影响,基于Fluent软件搭建燃煤锅炉耦合生物质气化炉再燃燃烧模型,对某电厂600 MW机组四角切圆燃煤锅炉耦合2台20 t/h生物质气化炉再燃过程进行数值模拟,研究了秸秆气、食物垃圾气及沼气分别在再燃区过量空气系数为0.7、0.8、0.9工况下对炉内烟气温度场、组分场及炉膛出口NOx排放的影响。结果表明:生物质气再燃降低锅炉煤粉消耗量,使得主燃区燃烧温度降低,但同时使得炉内燃烧火焰中心上移,提高了炉膛出口烟气温度;生物质气再燃能有效改善锅炉污染物排放问题,生物质气内烃类化合物CH4含量越高,降低NOx排放的效果越好,秸秆气、食物垃圾气和沼气再燃降氮效果依次增加,沼气再燃降氮效果最好,最高可达41.20%;当再燃区过量空气系数为0.7~0.8时,再燃锅炉耦合系统降氮效果最好,再燃区过量空气系数继续升高时,降氮效果逐渐变差。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

甲烷先进再燃脱硝特性的实验研究

为了获得高效、低成本的NOx脱除技术,在一管式石英反应器上对使用尿素溶液作为还原剂、甲烷作为再燃燃料的先进再燃过程进行了实验研究,结果表明:①随着再燃区过量空气系数α2的增加,AR过程的最佳脱硝温度(topt)先升高而后再降低,最高温度出现在α2=1.0左右,R=2.0时最佳脱硝温度可高达约1 250℃;②AR最佳脱硝效率在α2=1.13附近达到极大值,即还原剂宜喷入弱氧化性气氛中为合适,R=1.5时最佳脱硝效率即高达约90.7%;③AR过程在取得高脱硝效率的同时可以有效控制尾部的NH3泄漏,相对于NH3而言HNCO需要更高的温度才能促使其消亡;④AR过程的N2O排放只在1～2个实验温度点时才明显出现,同时N2O排放量也相对较低。     

水煤浆再燃降低锅炉NOx排放的实验研究

为明确锅炉采用水煤浆再燃技术时的整体NOx控制效果和影响因素,利用神华煤,在0.25 MW沉降炉上,分别以煤粉和水煤浆为再燃燃料,进行了再燃NOx控制实验。结果显示,水煤浆再燃时的脱硝效果优于煤粉;一定范围内,较高的再燃比有利于锅炉整体再燃脱硝;锅炉主燃区宜采用氧化性氛围,此时该处的过量空气系数与脱硝效果呈现二次曲线关系;水煤浆再燃脱硝率与再燃区过量空气系数成反比。实验证实,水煤浆是一种较优的再燃燃料,可被广泛应用,以实现对工业炉NOx排放的有效控制。     

褐煤的超细粉再燃中Nox的生成与还原的数值模拟

对CRF(Combustion Research Facility)炉中褐煤的1种常规燃烧和6种超细粉再燃工况进行了数值模拟，模拟所得工况2和工况3的NOx含量分布与中试试验数据较好地吻合。计算结果显示褐煤的超细粉再燃在很大程度上减少了NOx的出口排放，与常规燃烧相比脱除率达到了58．20％～75．06％。同时也对超细粉再燃的再燃区和燃尽区中NOx的生成与还原进行了分析，炉膛出口NOx的含量不仅决定于再燃区NOx的还原率，还决定于燃尽区NOx的新生成。