煤粉锅炉中主燃区喷氨协同SNCR深度脱硝的实验研究

常规SNCR(非选择性催化还原)是在850~1 100℃的烟气中喷入氨基还原剂,实现降低NO_x的目的。另外,SNCR也可以拓展到低氧的条件下,实现较高温度下脱硝,即主燃区喷氨技术。本文将主燃区喷氨技术应用到75 t/h四角切圆煤粉锅炉中,与OFA(空气分级)、SNCR协同实现深度脱硝,实验结果表明:在OFA基础上采用主燃区喷氨技术时,随着氨氮比NSR_1的增加,NO_x排放浓度有明显降低,最佳氨氮比NSR1=1.73,比单一用OFA时还原效率提高了21.9%,无氨逃逸产生;仅采用SNCR技术时,最佳氨氮比NSR_2=1.84,在OFA的基础上NO_x还原效率提高了40.4%,当NSR_21.84时出现氨逃逸现象;在SNCR脱硝效果有限的条件下,在主燃区喷入氨还原剂可进一步降低NOx排放,还原效率可提高17%,并无氨逃逸存在;在SNCR还原效果受限时,主燃区喷氨技术与SNCR协同可实现炉内深度脱硝,并避免氨逃逸问题。     

富燃料区喷氨降低无烟煤NO_x排放的实验研究

在一维电加热管式沉降炉上对富燃料区喷氨——空气分级基础上向主燃料区喷氨还原NOx进行了实验研究。研究发现:主燃区过量空气系数、主燃区温度、化学计量比NSR对脱硝效率有着重要影响。主燃区过量空气系数越小,脱硝效率越高。主燃区过量空气系数SR=0.75时,喷氨不能明显提高脱硝效率。在1100℃下,当主燃区过量空气系数SR=0.95和0.90时,喷氨能进一步提高近20%的脱硝效率。在一定范围过量空气系数SR下,温度越高脱硝效率越高。但高温对较大主燃区过量空气系数SR下喷氨是不利的。绝大部分实验工况下,当NSR处于1.5~2.0时能取得最佳的脱硝效率。     

空气分级下主燃区喷氨还原NO_x实验研究

通过在煤粉燃烧实验台上进行测试,研究了空气分级下主燃区喷氨还原NO_x的特性规律及影响因素。结果表明:主燃区过量空气系数K_(SR1)是影响NO_x还原效果的关键因素,当K_(SR1)≤0.85时,K_(SR1)越大,NO_x还原效果越好;强还原性气氛(K_(SR1)=0.65)反而不利于NO_x的还原,最佳工况为K_(SR1)=0.85;当K_(SR1)≤0.85时,温度越高则NO_x还原效果越好;温度T为1 673 K时,NO_x还原效率最高为42.66%;温度越高越利于燃烧中OH、H等中间产物的生成,这是在无氧条件下NH_3还原NO的必要条件。     

基于空气分级的主燃区喷氨技术降低锅炉NO_x的热态工业试验研究

基于空气分级主燃区喷氨技术降低NO_x,在一台240 t/h煤粉炉上进行了热态工业试验,并对主燃区的喷氨位置、化学氨氮比(NSR)、OFA运行方式、锅炉负荷等因素对NO_x还原效果的影响进行了试验研究。结果表明:锅炉中下磨满负荷运行时,主燃区四角的喷氨降低NO_x的效果优于侧墙,并且随着化学氨氮比的增加而增加,在NSR=1.6时取得35%的脱硝效率,当OFA的阀门开度维持在60%以下,锅炉运行时的脱硝效果较好,降低锅炉的负荷,相应地提高了主燃区喷氨的脱硝率,中上磨运行时,主燃区喷氨脱硝效果不佳,空气分级结合主燃区喷氨技术可以取得75%的脱硝率。     

煤粉炉高温还原性氛围下NH_3还原NO_x

在一台75,t/h煤粉炉上采用炉内空气分级和低氮燃烧器进行改造,在主燃区创造高温强还原性氛围,在该区域喷入氨还原剂,通过实验研究在高温强还原性气氛下NH_3还原NO_x的影响因素及效果,结果表明:当主燃区过量空气系数(37)11时,喷入尿素溶液后,NO_x体积分数明显低于仅采用空气分级时的工况,当(37)11.15时,则得到相反结果,在富氧条件下NH_3易生成NO_x;在(37)1=0.9时,四角处和侧墙处沿喷枪轴线方向氧体积分数均小于0.4%,,温度在1,200~1,300,℃,该氛围下NH_3可有效降低NO_x;喷射位置在炉膛四角时NO_x排放浓度明显低于在侧墙处,最佳氨氮摩尔比为1.73,且在侧墙处喷入尿素溶液,随着氨氮摩尔比的增加NO_x排放有明显上升趋势;在主燃烧区喷入尿素溶液((37)1=0.9,氨氮摩尔比为1.73)NO_x还原效率为66.5%,,比单独采用空气分级高35.27%,,零氨逃逸.     

高温富燃料区喷氨还原NO_x的实验研究

利用一维管式电加热沉降炉实验装置,以尿素溶液为氨基还原剂(简称氨剂),探讨了NO_x的还原机理,分析不同过量空气系数ASR、氨氮物质的量比BNSR和温度T等反应条件下氨剂对NO_x还原效果的影响。结果表明:实验温度条件下,随着ASR的减小,NO_x质量浓度降低;当ASR≤0.95时,NO_x质量浓度随着BNSR的增加而降低,当BNSR>2时,NO_x质量浓度降低速度变缓;在低ASR条件下,高温更有利于NO_x质量浓度的降低;当ASR=1.2时,不同温度下NO_x质量浓度均随着BNSR的增加而快速升高。     

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.     

富燃料区喷氨降低NO_x排放浓度的热态试验研究

对某热电厂75 t/h煤粉锅炉进行了富燃料区喷氨技术改造,以降低NO_x排放浓度。在改造后的实际运行的煤粉锅炉上进行了热态试验,研究了氨氮比、O_2浓度和温度对脱硝效率的影响。试验结果表明:当氨氮比为1.5时,采用富燃区喷氨技术可在空气分级技术改造的基础上,将NO_x排放浓度降低至50%左右;当氨剂喷入位置处的温度超过1200℃时,会引起NO_x排放浓度的增加;当氨氮比为1.5、4角位置处喷射尿素时,空气分级联合富燃料区喷氨可以达到约70%的脱硝率。     

高级空气分级脱硝特性的实验研究

在一台20kW电加热多功能低Nox试验台上对高级空气分级--空气分级富燃料区喷氨脱除Nox进行了实验研究. 研究发现,主燃区过量空气系数SR1、温度T以及化学计量比NSR是影响氨剂对Nox还原的重要参数.1000℃时,较小SR1不利于氨剂对Nox的还原.增大SR1时,由于初始Nox水平较高,能一定程度上提高喷氨后的脱硝效率.主燃区温度为1300 ℃时,在SR1=0.75、SR1=0.85下喷氨都能提高10 %左右的脱硝效率,但在SR1=0.95、SR1=0.99时,较大NSR下,脱硝效率有一定回落.高温能促进较小SR1下喷氨后的脱硝效果,但在SR1较大时,高温对氨剂还原Nox不利.大部分试验工况下,NSR在1.5-2范围内,脱硝效率取得最佳值.     

掺混比对半焦与烟煤混合燃烧及NO_x排放特性影响的试验研究

在350 kW中试煤粉锅炉上研究了热解半焦掺混比对神华烟煤与神木半焦混合燃烧时着火特性、燃尽特性以及NO_x排放特性的影响,测量了不同轴向位置处炉膛温度以及O_2体积分数、CO体积分数和NO_x质量浓度等参数。结果表明:随着掺混比的增大,着火性能变差,着火距离增加且着火温度升高,主燃烧区出口NO_x质量浓度逐渐增大;采用EGA气体释放法分析燃料着火点时,CO释放法对掺混比为60%和100%的燃料适合,NO_x释放法在分析高挥发分烟煤的着火时效果更好;纯半焦燃烧时燃尽率最低,掺混高挥发分烟煤对整体燃尽有较大改善。     

再燃过程影响因素及燃尽特性研究

以包含两种低挥发分贫煤在内的5种煤作为主燃料,在一台36 kw-维炉上对气体燃料再燃过程及其燃料燃尽特性进行了详细实验研究.实验表明,相同条件下,挥发分含量越高的煤作为主燃料时气体燃料再燃过程的脱硝效率能够达到越大,当低挥发分煤种作为主燃料时,必须采用更大气体再燃燃料比例和更长再燃区停留时间才能获得高挥发分煤种作为主燃料时相同的再燃脱硝效率.实验结果表明,即使采用低挥发分煤作为主燃料,当气体再燃燃料比例达到10%～15%,再燃区停留时间达到0.7～0.9 s.再燃区过量空气系数在0.8～0.9时,气体燃料再燃过程就能在保证煤粉颗粒燃尽率不显著降低,同时气体再燃燃料充分燃尽的前提下,获得50%以上的再燃脱硝效率.     

等离子体煤制气还原氮氧化物的特性研究

以等离子体煤制气作为再燃气体,在一维加热炉试验系统上研究了再燃区温度、再燃区停留时间、再燃燃料比例、主烟气含氧量、再燃气体组分份额等因素对再燃降低NO_x排放的影响规律。试验结果表明:还原NO_x效率随着再燃燃料比的增大而提高;随着主烟气含氧量的增大而降低;随着反应温度的升高而提高,当温度升高一定程度时,存在热力型NO_x的生成;提高再燃区的停留时间有利于NO_x的降低,其最佳停留时间为0.6 s,研究结果为等离子体煤制气还原NO_x技术应用提供了研究基础和技术支撑。     

燃煤机组选择性催化还原脱硝特性试验

针对某1 000MW超超临界机组的选择性催化还原反应系统,采用数值计算与试验结合的方法研究了该机组选择性催化还原脱硝的性能。建立了燃煤机组燃烧后脱硝系统液氨蒸发器蒸汽质量流量模型;研究了脱硝效率对NH_3质量流量和蒸汽质量流量的影响,入口NO质量浓度对脱硝效率的影响,以及NH_3与NO_x物质的量比、氧气体积分数和反应温度对脱硝效率和SO_2/SO_3转化率的影响。结果表明:脱硝的温度范围为360～370℃,最佳反应温度为367℃;当脱硝效率为80%时,NH_3质量流量和蒸汽质量流量分别为446kg/h和275kg/h;脱硝效率随入口NO质量浓度的升高而提高;当NH_3与NO_x物质的量比为1时,脱硝效率为95.3%,为保证脱硝效率及氨逃逸率,NH_3与NO_x物质的量比应控制在1～1.2;随着氧气体积分数的提高,脱硝效率降低,而SO_2/SO_3转化率增大。     

空气深度分级燃烧NOx排放特性的CHEMKIN模拟研究

利用两段PFR反应器构建模型在CHEMKIN中模拟,研究空气深度分级燃烧中各个影响因素,使用生成速率分析和敏感性分析,探求燃料N向NO_x的转化路径及原因.模拟结果表明,主燃区α对NO_x转化率影响较大,高温强还原氛围能明显降低NO_x排放;改变燃烧温度降低NO_x排放,应当考虑主燃区,而非燃尽区;当主燃区温度小于1 500℃,燃尽风比率为35%左右时,NO_x排放最低;富燃条件下O_2/CO_2燃烧增大了OH/H,促进NO_x生成;燃尽风位置向后移会降低NO_x转化率,改变燃尽风氧浓度NO_x转化率几乎不变.本文不仅扩大了前人对空气分级燃烧的研究范围,而且对于前人没有研究的影响因素给出了结果,并且进行了化学反应动力学分析,对实际锅炉运行过程中减少NO_x排放具有指导意义.     

富燃料区喷氨降低烟煤NO_x排放的试验研究

富燃料区喷氨技术是建立在空气分级基础上的炉内脱硝技术,在1台多功能电加热管式沉降炉中进行的试验表明,在T=1 200℃~1 500℃反应温度区间内,富燃料区喷氨脱硝效率在较小过量空气系数下(SR0.9)随着温度的升高而增加,在较大过量空气系数下(SR0.9)高温则抑制了氨基还原剂对NO_x的还原;过量空气系数SR在0.8~1的工况下,富燃料区喷氨的脱硝效果呈先升后降的趋势,并且在SR=0.95取得47%最大脱硝率;大部分实验工况下,氨氮摩尔比在1.5~2.5之间,反应停留时间为0.4s~0.48s左右,脱硝效率取得最优值。空气分级结合富燃料区喷氨技术可以取得80%左右的脱硝率。     

柴油机尿素SCR催化剂储氨特性与氨泄漏影响因素的试验研究

在一台满足国-Ⅳ排放标准的柴油机上对尿素选择性催化还原系统中的氨泄漏及储氨特性进行了试验研究。重点研究了空速、温度及储氨量对氨泄漏的影响。研究结果表明:20 000h-1空速下,从尿素起喷到该工况下最大转化效率所用时间随温度增加而减小;达到饱和储氨量的时间随温度升高呈减少趋势;各工况下饱和储氨量为1.23~8.56g,随温度升高呈下降趋势。250℃催化剂入口温度下,从尿素起喷到该工况下最大转化效率所用时间随空速增加而减少;达到饱和储氨量的时间随空速增加呈减少趋势;各工况下饱和储氨量为2.68~12.10g,随空速增加呈下降趋势。固定空速条件下,随氨氮比增加,NO_x转化效率呈升高趋势,但在250℃以下升幅并不明显;不同氨氮比下的氨泄漏量随催化剂入口温度的升高均呈先升高后降低的趋势。固定催化剂入口温度条件下,不同氨氮比下的氨泄漏量随空速的增加而升高。     

基于RBF神经网络的SCR脱硝系统喷氨优化

为实现对电厂选择性催化还原(SCR)脱硝装置喷氨的优化控制,以广东某电厂350 MW锅炉为研究对象,采用径向基函数(RBF)神经网络法,以锅炉负荷、烟气体积流量、SCR烟气温度、脱硝进口NO_x 质量浓度以及喷氨质量流量等为输入变量,以SCR脱硝效率为输出变量,建立输入变量与输出变量之间的关系模型,实现对SCR脱硝效率及脱硝出口NO_x 质量浓度的预测.在满足NO_x 排放标准的前提下,以SCR系统运行成本最小为目标,利用Matlab对该模型进行仿真实验,寻求氨耗成本和电耗成本与NO_x 排放费用的临界点,得到最佳喷氨质量流量.结果表明:最佳喷氨质量流量计算值比实测值或高或低,但在满足NO_x 排放标准的前提下,其SCR系统运行成本呈降低趋势.     

煤粉炉内燃烧过程还原区强化脱硝试验研究

提出一种新型脱硝技术——多级强化还原煤粉燃烧技术,并在东方锅炉股份有限公司一台可实现煤粉自持燃烧的50 kW下行燃烧试验炉上开展了该技术的脱硝试验研究。采用再循环烟气携带还原抑制剂(尿素溶液或氨气)喷入强化还原区的方式进行强化脱硝。在空气分级的基础上,对两级燃尽风位置、还原抑制剂喷入位置、还原抑制剂的载气种类、还原抑制剂与烟气混合程度和氨氮比等影响脱硝效率的因素进行了研究。结果表明:在第一级燃尽风之前的还原区喷入尿素溶液,氨氮比为2时,脱硝效率可达20%左右;当在两级燃尽风之间的强化还原区喷入尿素溶液,氨氮比为2时,脱硝效率可达70%左右;氨气作为还原抑制剂时,随着氨氮比的增大,脱硝效率逐渐提高,当氨氮比在1.2～1.6时,脱硝效率稳定在70%左右,当氨氮比为2.5以上时脱硝效率达到80%以上。     

高温还原区喷氨脱硝试验研究

建立了高温喷氨脱硝机理模型,研究了反应温度、氧体积分数、氨氮物质的量比和停留时间等参数对脱硝效率的影响,并在一维煤粉炉上开展了试验。结果表明:高温喷氨脱硝反应的温度窗口为1 200～1 600℃,氧体积分数应小于1%,氨氮物质的量比的范围为1.0～1.3,停留时间应大于0.4 s,CO体积分数对脱硝效率没有影响;燃用烟煤时,高温喷氨脱硝效率可达48%。     

流化床流动和燃烧特性对SNCR脱硝的影响研究

为研究循环流化床炉内流动和燃烧产生的NO_x的不均匀性对SNCR(选择性非催化还原)脱硝效率的影响,针对炉内燃烧、喷氨和SNCR脱硝反应等一系列过程,建立了稠密气固流动耦合化学反应的数学模型,全面模拟了CFB(循环流化床)锅炉的气固流动、燃烧反应、NO_x生成和脱硝反应过程,重点研究了非均匀入口时不同喷氨方式对脱硝效率和氨逃逸率的影响。结果表明:CFB锅炉燃烧后在水平烟道出口存在明显的NO_x通量不均匀;通过改变喷氨点结构参数和操作参数,能显著提高脱硝效率,当采用第一列喷氨、垂直入射等措施且氨氮比为1.2时,脱硝效率能达到68%以上。