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。     

利用超细煤粉再燃降低NOx排放技术

国家已经制定了大型电站锅炉NOx排放标准,并开始征收NOx排污费。因此,许多电厂面临对燃烧系统进行改造、降低NOx排放问题。论述了超细煤粉再燃降低NOx排放技术的几个关键问题。     

超细煤粉再燃降低NOx排放的试验研究

燃料再燃是诸多炉内脱氮方法中最有效且有前途的技术之一。选用5种煤，在大型一维热态试验炉上对超细煤粉再燃降低NOx的排放进行了大量的试验研究，得出了煤粉细度、再燃量、再燃温度及再燃区停留时间等因素对NOx排放的影响规律，为超细粉降低NOx排放提供了试验和理论依据。     

常规煤粉作为再燃燃料的燃料分级燃烧试验研究

引对燃料分级燃烧技术在我国处于发展阶段．目前国内还没有工业应用的成果和经验这一状况，进行了常规煤粉作为再燃燃料的燃料分级燃烧试验研究．其目的是通过试验了解和掌握燃料分级燃烧技术，并为电厂锅炉燃料分级燃烧技术积累经验．华能长兴电厂用常规煤粉(R90=20％)作为再燃燃料进行的燃料分级燃烧试验是以锅炉3层燃烧器下面的2层燃烧器作为主燃区的燃料喷口，通过控制给粉机转速使主燃区的给粉量约80%，最上层燃烧器作为再燃区燃料喷口，再燃区的给粉量约20%，原三次风喷口则作为燃尽风喷口；调整和关闭不同位置的二次风门开度，使锅炉炉膛燃烧形成下面为主燃区（空气过剩系数为1.0）、中间是再燃烧区（空气过剩系数为0.88）和上面为燃尽区（空气过剩系数为1.2）的3个燃烧区段，实现燃料分级燃烧。通过工业试验得到电厂锅炉在现有条件下采用常规煤粉作为再燃燃料可使烟气中NOx排放值降低约20%。     

200 MW煤粉锅炉实施超细煤粉再燃的试验研究

对某台200MW四角切圆燃烧煤粉炉实施了超细煤粉再燃系统的改造，并进行了现场调试试验。该再燃系统利用三次风中的超细煤粉作为再燃燃料，并通过烟气再循环来降低三次风中的氧浓度。通过试验研究了燃尽风风速、制粉系统运行方式和烟气再循环对NOx排放量的影响，并考察了增大三次风带粉量后的脱硝效果。试验结果表明，在最佳工况下，该文的再燃系统可以取得约40%的脱硝率，同时对锅炉的运行和性能影响很小，飞灰含碳量仅比原始工况 增加1.4%。     

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。     

多煤阶煤粉再燃脱硝特性的试验研究

利用管式石英反应器研究了5类煤种的再燃脱硝能力,分析了气流氧含量、煤种挥发分含量、灰分金属氧化物组分对再燃脱硝效果的影响.实验结果表明:随着气流氧含量的升高,挥发分以及焦炭的脱硝效率均降低,但脱硝效率对氧含量的敏感度呈下降趋势;挥发分均相还原所得脱硝效率在实验工况范围内均远高于焦炭非均相还原所得脱硝效率,但其对氧含量的敏感度亦最高;对于所涉及煤种的整体脱硝效率,褐煤最好,烟煤次之,无烟煤最差;煤种挥发分以及某些金属氧化物的含量对脱硝效果起到重要作用,两者缺一则脱硝效率可能明显降低.     

超细煤粉再燃低NOX燃烧技术中间试验研究

对采用超细煤粉作为再燃燃料的再燃低NOX燃烧技术进行中间试验研究,考察了再燃煤粉细度、再燃风粉比对NOX排放、飞灰可燃物含量的影响。结果表明,在试验条件下,采用超细煤粉再燃可使NOX排放降低50%以上;再燃煤粉细度、再燃风粉比影响NOX排放、飞灰可燃物含量。     

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。     

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.     

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。     

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。     

循环流化床煤气化试验研究

在常压循环流化床中试装置上进行了神华煤的气化试验，试验条件：加煤速率5．4～8．14kg／h、蒸汽煤比0．19～0．7kg／kg、空气煤比2．8—3．67kg/kg，分析了试验条件对煤气组成、热值、碳转化率和煤气效率的影响。在该试验阶段获得的煤气的最高热值为3．84MJ/Nm^3，最高碳转化率为73．6％。由于提升管的高度很小、气化温度较低以及旋风炉对细颗粒分离效率不高，导致损失于飞灰中碳较多。试验结果表明对神华煤而言，气化温度应低于930℃以避免结渣。     

煤粉无油二级直接点火燃烧器试验研究及数值模拟

为掌握煤粉无油二级直接点火燃烧器内部流动、燃烧特征，进行了试验和数值模拟。详细地分析了燃烧器内部速度场、煤粉颗粒浓度场和温度场，结果表明：在燃烧器第一级，其流动特征及煤粉颗粒浓度合理分布有利于加热管道对煤粉颗粒的点燃，点燃过程中加热管道的截向上有3种不同的温度分布；燃烧器第二级内部流动特征有利于气相的混合，第二级的火焰温度比第一级更高。最后把模拟结果同实验数据进行了对比分析。该文的分析结果对于煤粉无油二级直接点火燃烧器的现场运行及其优化设计都有一定的指导作用。     

煤粉加压密相输送实验研究

该文建立了一个接收端压力为3MPa，输送压差可达1MPa的高压密相气力输送实验系统，在其上用氮气进行了干煤粉加压密相输送实验，研究了该系统作为干煤粉加压气化炉供煤装置的工作特性，包括输送稳定性、以及输送压差与煤粉输送速率和输送管中煤粉浓度的关系等。研究结果表明，该干煤粉加压密相输送系统工作稳定，实现了高浓度低速连续的密相输送。在3MPa下，输送煤粉的固气比达到586kg／m^3（气）、输送速率通量达到3775．6kg／（m^2．s），输送气体速率范围为4．2m／s-6．9m／s，达到了干煤粉加压气化炉的工艺要求。分析表明，在高压、高浓度密相输送情况下，输送管中的煤粉浓度是影响输送管道压降的主要因素。     

煤粉高掺钙燃烧时煤灰矿物的形成动力学机理与实验研究

在前期研究工作的基础上，通过实验研究和动力学分析，对煤粉炉中煤粉在高掺钙条件下燃烧时的煤灰矿物形成机理作了进一步阐释，实验证明，在高掺钙条件下，煤灰中的主要矿物确实是硅酸二钙和钙铝黄长石，而且在掺钙数量足够时以硅酸二钙为主，动力学分析的结果则说明，在煤粉炉的燃烧条件下，形成硅酸二钙等矿物的固相反应速度相当高，可以在几秒钟内完成大部分反应，了解煤粉高掺钙条件下燃烧时的煤灰矿物形成机理，可以为粉煤灰改性处理的研究提供理论指导。     

燃煤工业锅炉无烟燃烧机理及试验研究

实际应用表明对于普通层燃锅炉采用“煤气化—无烟燃烧技术”——即采用“薄煤层低风速气化”及在煤层上部空间采用“多孔分层错列射流式”二次风组织燃烧，可实现煤的高效、低污染燃烧。通过对同一台“0．5t，h立式锅炉”的煤气化一无烟手烧和普通燃烧两种运行方式的对比性试验，结果表明，采用煤气化—无烟燃烧方式可使锅炉热效率提高10个百分点且具有相当高的炉内自除尘效率，其相对除尘效率高达96．09％，从而与普通的手烧炉的黑烟滚滚状况形成了鲜明的对比，也为燃煤工业锅炉闯出了一条新路。     

煤粉燃烧过程中矿物质气化影响因素的模拟研究

鉴于目前国内的实验设备和测量手段，精确测量煤燃烧过程中各种矿物质的气化率还存在很大困难。该文通过建立煤中矿物质气化的数学模型，针对煤中SiO2和FeO两种成分，来探讨相关因素对它们气化率的影响，最后应用CFD软件来研究它们在600MW锅炉内的气化行为。计算结果表明：温度是煤中SiO2和FeO气化的主要影响因素，煤粒粒径和CO2浓度也会对它们有一定影响。通过与实验结果的比较，表明计算结果比较合理。