生物质成型燃料层燃过程中NO生成规律的实验研究

针对国内现有生物质层燃锅炉NOx排放高的问题,研究其床层层燃过程及NOx生成转化规律是实现清洁高效燃烧的关键,实验主要在单元体炉实验台上进行,重点关注木材成型燃料在不同风量、不同料层厚度下的焦炭层变化和床层表面NO生成释放规律。实验结果表明,在过量空气系数较小时,火焰锋面上方焦炭反应层逐渐积累,异相还原作用增强,床层表面CO浓度逐渐增加,对应地NO浓度逐渐下降。随着料层厚度增加,单位质量燃料释放的NO总量减小;随着过量空气系数增加,焦炭反应层厚度变薄,对NO的还原作用减弱,NO的量级则逐渐增大。     

典型生物质燃料层燃燃烧特性的试验研究

在小型单元体炉中进行了不同形状尺寸及种类的生物质燃料的层燃燃烧试验.采用着火锋面传播速率及着火锋面温度研究了生物质燃料在同一给风量条件下的层燃燃烧特性,并分析了不同给风量对层燃燃烧的影响.结果表明:尺寸较小的燃料颗粒,完全燃尽需要的时间较长,燃烧过程中床层温度较高,而经过压缩的成型生物质燃料,燃烧稳定性好,适合层燃燃烧;对于不同种类的生物质,挥发分含量越高,其燃尽时间越短,灰分含量越高,燃烧稳定性越差;着火锋面传播速率与着火锋面温度都随着给风量的增加而提高.     

助燃空气温度对生物质成型燃料炉点火过程污染物排放的影响

以生物质成型燃料炉为对象,分别燃用玉米秸秆和木质成型燃料,分析其不同助燃空气温度下的点火过程中污染物(NO,CO)的排放规律.试验结果表明:点火过程,NO的平均排放质量比稳态时的要低,而CO的平均排放质量比稳态时的要高.燃用玉米秸秆成型燃料,CO与NO的质量比随排烟温度呈指数关系减小,燃用木质成型燃料,CO与NO的质量...     

生物质与煤混燃的燃烧特性实验研究

利用热重分析仪研究了冷压成型生物质麦秆与煤混燃的燃烧特性,实验中生物质质量掺混比分别取0%、10%、50%、90%、100%。实验结果表明,掺入生物质有助于改善煤的燃烧特性;随生物质质量掺混比的增加,燃料的着火温度和燃尽温度降低,可燃烧性指数、燃尽特性指数、综合燃烧特性指数提高。     

煤和生物质床层燃烧氮氧化物生成规律的对比研究

为揭示和评估燃料特性对床层燃烧过程中氮氧化物生成规律的影响,选取了燃煤与生物质成型颗粒这两种代表性燃料,在单元体炉试验台上模拟层燃反应过程,并测定了床层表面和内部的温度及气氛.结果表明:无论燃煤还是生物质,床层内部的氮氧化物浓度峰值都显著高于床层表面,证实了炭层对氮氧化物优良的还原作用.生物质与燃煤相比火焰锋面处的氮氧...     

生物质成型颗粒热解特性的实验研究

目前生物质层燃锅炉在我国得到了较快发展,其使用的燃料多为生物质成型颗粒。为了对生物质成型颗粒燃料特性及层燃特性进行深入分析,应用TA热重分析仪和大颗粒热重实验台,对秸秆和木屑两类成型颗粒进行了热解特性的实验研究。实验结果表明:生物质成型颗粒热解起始温度低、析出的挥发分高,同时不同颗粒粒径对热解过程有一定的影响。最后通过热分析动力学方法计算得到热解反应动力学参数。     

固体燃料层燃过程中着火特性的实验研究

为评估燃料在层燃锅炉中的着火特性,设计搭建了单元体炉实验台模拟层燃反应过程,对不同挥发分含量的生物质成型燃料、烟煤、贫煤和无烟煤开展了研究。结果表明,随着燃料挥发分的增大,着火温度逐渐降低。生物质成型燃料的着火温度在280℃左右,而煤的着火温度则在500℃左右。通过与热重实验结果的对比,发现两种方法获得的着火温度具有较强的对应关系,因此,可以利用热重分析仪快速预测层燃过程中燃料的着火温度,为层燃锅炉的设计和运行提供参考依据。     

玉米秆和烘焙玉米秆层燃过程中氮的释放

燃烧固体燃料产生的酸性气体,如HCl、SO_2、NO_x等造成了严重的环境污染,因此国家规定了严格的排放标准。在燃烧替代燃料时,必须研究氮氧化物等的排放,以加强对其生成的控制。本实验利用便携式傅里叶红外光谱仪(FTIR)测量了玉米秆在固定床层燃过程中氮的释放情况,比较了原生物质和烘焙生物质层燃过程中NO、HCN、NH_3等气体的释放,发现原玉米秆层燃时HCN是最主要的含氮气态产物,而烘焙生物质层燃时NO是氮的最主要释放产物,此外原生物质层燃时HCN的释放量大于NH_3,而烘焙生物质NH_3的释放量大于HCN。     

空气分级燃烧下NO_x生成特性的研究

利用数值模拟方法对空气分级燃烧下NOx的生成特性进行了研究,分析了燃烧器附近局部区域和炉膛整体区域NOx的反应速率,得到了不同燃尽风率下NOx的生成特性.结果表明:NOx主要产生于燃烧初期,当燃料与O2混合不充分时会发生NOx的还原反应;从炉膛整体来看,燃料型NOx的生成速率明显大于热力型NOx,主燃区和燃尽区均生成燃料型NOx,而热力型NOx几乎只在温度很高的主燃区生成,且对O2体积分数的敏感性弱于燃料型NOx;主燃区和燃尽区NOx反应速率的主要控制因素分别为O2体积分数和焦炭燃烧速率;燃尽风率增大,主燃区NOx生成速率和生成区域减小,还原区域增大,NOx排放质量浓度明显减小.     

点燃式氨氢燃料发动机燃烧与排放模拟研究

通过三维数值仿真方法研究了化学当量比下掺氢比和点火时刻对点燃式氨氢燃料发动机燃烧与排放的影响。结果表明,增加掺氢比可加速火焰传播,缩短燃烧持续期,提高缸内压力和温度峰值。随着掺氢比增加,未燃氨和N₂O排放减少,燃料型和热力型NO生成增多。点火时刻的适当提前可有效改善燃烧特性,平衡NO、N₂O和未燃氨的排放。随着点火时刻的推迟,NO排放减少,N₂O和未燃氨排放呈相反趋势。然而,过于推迟点火会造成较多未燃氨排放,导致放热不完全,指示热效率下降。     

生物质成型燃料技术及应用前景

分析了现国内生物质电厂集中存在的燃料问题,而生物质成型燃料能够解决秸秆运输、储存、防火等问题,具有广阔的发展前景。对比介绍了生物质成型技术,分析生物质成型燃料的燃料特性。结果表明,生物质成型燃料可以改善燃烧特性,燃烬时间长,有利于提高生物质灰熔点。     

两种不同生物质成型燃料燃烧特性实验研究

以木质颗粒和玉米秸秆颗粒两种生物质成型燃料为研究对象,通过热重分析和生物质燃烧实验台对两种成型燃料的燃烧特性展开研究并将二者的试验数据进行对比分析。实验结果表明:两种生物质颗粒燃烧过程具有相似性,但在反应速率与燃烧特征参数上存在明显差异。与玉米秸秆颗粒相比,木质颗粒着火温度高,着火时间晚,但燃尽时间短;在燃烧初始阶段木质颗粒的反应速率低于玉米秸秆颗粒,而后又高于玉米秸秆颗粒,燃烧过程中木质颗粒最大反应速率明显大于玉米秸秆颗粒;木质颗粒的可燃特性、燃尽特性和综合燃烧特性指数均优于玉米秸秆颗粒;木质颗粒在低温段和高温段的活化能均高于玉米秸秆颗粒。     

负荷与燃尽风对NO影响的数值模拟

为研究负荷与燃尽风对NO排放的协同作用规律,对一台1 02 5 t/h煤粉锅炉的燃烧过程进行了数值模拟,分析了不同负荷下,投运、停运燃尽风时炉内的温度、热力型NO与燃料型NO的分布特性,将计算结果与实测结果进行了对比,结果表明,对于所研究的锅炉,燃尽风可更有效控制燃料型NO的排放,而且在100%负荷下效果更显著.在80%负荷下,燃尽风还可降低热力型NO排放;在100%负荷时,燃尽风的投入对炉内O2、CO影响显著;在80%负荷时,燃尽风对温度场影响更显著.     

生物质成型燃料锅炉燃烧节能减排效益分析

生物质成型燃料是重要的可再生能源,为准确研究其替代化石能源的节能减排效益,分析了生物质成型燃料的特性,并采用发热量比较法、物料衡算法、产排污系数法分别计算分析了生物质成型燃料锅炉燃烧的节能效益、CO2减排效益、废气污染物减排效益。结果表明:生物质成型燃料锅炉燃烧具有显著的节能减排效益,预计2020年,生物质成型燃料替代煤炭折合1579.5万tce,减少CO2排放4011.93万t,减少SO2排放30.99万t,减少NOx排放4.06万t,减少PM排放175.29万t。     

被“正名”的生物质成型燃料

曾经多地不鼓励 2014年,北京印发了《北京市高污染燃料禁燃区划分方案(试行)》的通知,将各种可燃废物和直接燃用的生物质燃料,以及除生物气化利用外其他加工成型的生物质燃料划归为高污染燃料. 广西南宁也出台了类似规定,将生物质成型燃料列为高污染燃料,后经业内强烈反应以及上级部门核实,南宁市环保局着手修改关于将生物质成型燃料列为高污染燃料的内容,改为积极发展生物质成型燃料供热.     

汽油机燃用含氧混合燃料时燃烧特性和碳氢排放的研究

开展了汽油机燃用含氧混合燃料时燃烧特性和碳氢排放的研究 ,分析了质量燃烧率和发动机碳氢排放。基于实测示功图的计算结果表明 ,与汽油相比 ,燃用汽油 乙醚混合燃料可明显缩短火焰发展角和快速燃烧角。当汽油中加入的醇类燃料比例较小时 ,与燃用汽油相比 ,可缩短火焰发展角和明显缩短快速燃烧角 ;而当汽油中加入的醇类燃料比例较大时 ,反而会增加火焰发展角和快速燃烧角。试验结果表明 ,与燃用汽油相比 ,燃用含氧混合燃料可降低发动机碳氢排放量 ,燃用汽油 乙醚混合燃料比燃用汽油 醇类混合燃料具有更低的碳氢排放。     

煤粉MILD燃烧NOx生成和还原机理的数值分析

采用计算流体动力学(CFD)软件分析了国际火焰研究基金会(IFRF)试验系统上煤粉低氧稀释(MILD)燃烧特性和NO_x排放特性。比较了不同的湍流与化学反应相互作用模型、挥发分气相反应机理和焦炭燃烧模型对煤粉MILD燃烧特性预测的影响,通过对比烟气速度场、温度场、组分浓度场的模型预报结果与试验结果,得到了能够准确预测煤粉MILD燃烧特性的模型组合,即EDC-WD-MSR模型。采用此模型对煤粉MILD燃烧NO_x生成和还原路径进行分析,结果表明：煤粉MILD燃烧中燃料型NO占主导地位,热力型NO、N₂O中间体路径和快速型NO之和对NO总排放的贡献小于10%。煤粉MILD燃烧存在强烈的NO均相和异相还原反应,其中NO异相还原反应使燃料型NO的排放量占单独计算的焦炭NO和挥发分NO排放量之和的71.1%。     

生物质成型燃料锅炉应用及存在问题

生物质能在我国能源战略上具有重要的地位,开发利用生物质能是解决能源与环境问题的重要途径。文中介绍了生物质成型燃料的特性、生物质成型燃料锅炉的应用、存在问题及解决方法。生物质成型燃料锅炉主要应用于民用炊事、清洁取暖,工业供热、干燥和发电等领域。文中对于生物质成型燃料锅炉热效率低,沉积腐蚀,NOx的排放等问题提出了解决相应方法。     

层燃锅炉横向空气分级脱硝技术的试验研究

与大多数燃煤层燃锅炉炉膛装有纵向空气分级脱硝工艺不同,尝试在炉排上实现横向的空气分级技术,即使用一次风不均匀配置,减少中心火焰段的供风量,减少量补充到炉床后段,在高温火焰段创造深度还原性气氛,再通过侧壁上的烟气循环射流,让热解气与燃料层有更长的接触停留时间,实现燃料型NO_x排放的降低。该技术在某46 MW燃煤层燃锅炉上进行尝试,试验结果展示：燃烧室中炉排上火焰被拉长,火焰峰值温度的位置由距前墙2.62 m延后至3.52 m处,火焰中出现高CO浓度的还原区。炉排上NO_x的峰值浓度从改造前的535 mg/m³降低至322 mg/m³。尾部烟气中NO_x浓度从350 mg/m³左右降低至260～290 mg/m³,实现脱硝效率17.1%～25.7%。改造对大渣燃尽率、锅炉功率、炉内烟气温度等没有影响。该技术对于层燃锅炉实现炉内火焰脱硝有一定的工业指导意义。     

木基和竹基生物质燃料燃烧动力学特性研究

选用木基和竹基生物质燃料进行燃烧热重实验,分段推断其燃烧反应机理及拟合计算动力学参数,探究燃烧动力学特性随温度变化规律。结果表明:木基生物质燃料着火温度、燃尽温度、挥发分析出燃烧最大速率及其对应温度均低于竹基生物质燃料,焦炭燃烧阶段前者的燃烧速率大于后者;木基生物质燃料挥发分析出燃烧初期(260~280℃)和过渡阶段(360~440℃)燃烧反应机理为三维扩散机理(G11),挥发分析出燃烧及焦炭燃烧最大速率前后的机理函数不相一致,竹基生物质燃料整个燃烧反应过程可用同一机理函数描述。挥发分析出燃烧阶段,木基生物质燃料活化能随温度按"增加-下降-增加-下降"变化,竹基生物质燃料则先增加至峰值后下降。