Fe_3O_4添加剂对煤燃烧释放PAHs的影响

研究Fe_3O_4添加剂在不同燃烧温度下对燃煤过程释放16种PAHs排放特征的影响。结果表明:Fe_3O_4对煤燃烧产生PAHs具有降解作用,当燃烧温度为850℃,添加比例为2%时,PAHs排放总量下降12.24%,其中3环PAHs排放总量下降5.08%,降幅最大。高温有利于Fe_3O_4抑制烟气中PAHs的生成。Fe_3O_4能够促进高分子质量PAHs富集在固相中。在950℃时,添加比例为2%时,Fe_3O_4可最大程度降低16种PAHs的毒性当量,降幅达到45.78%。     

富氧富水蒸气条件下燃烧高氮燃料的NO_x排放特性

在富氧富水蒸气条件下,研究了富含氮的燃料白酒糟在流化床中燃烧时NO_x的排放特性。结果表明,在过量空气系数1.2条件下,水蒸气和O_2对NO_x的生成相互影响。当O_2浓度低于约35%时,向燃烧气中加入水蒸气能抑制NO_x生成,使烟气中NO_x的排放浓度和燃料N转化为NO_x的转化率降低;而当氧气浓度高于约35%时,加入水蒸气促进了NO_x生成,表明提高氧气浓度使得氧化作用起到主导地位。NO_x生成量随温度的升高先增加后减少,在较高氧气浓度下,NO_x生成量随温度升高而降低的转折点发生在较低的温度;燃烧气氛中添加水蒸气延迟了转折点的发生,使转折点发生在较高温度。     

层燃炉煤燃烧碳黑形成规律的实验研究

设计了可移动式-固定床块煤燃烧实验台,进行了层燃炉块煤燃烧碳黑生成规律的研究。结果表明,随着温度的升高,碳黑和焦油的生成量先增加后减少,呈马鞍形,这是碳黑、焦油形成过程与氧化过程相互竞争的结果,高温有利于减少碳黑的排放;随着气体停留时间的延长,碳黑和焦油的生成量减少;高挥发分煤不完全燃烧时,碳黑的生成量较高;随着氧量比的增大,碳黑和焦油的生成量逐渐减少;当氧量为理论燃烧煤所需氧量的0.9倍时,没有碳黑和焦油生成。     

燃烧温度对煤中汞析出特性及形态分布的影响

在管式炉实验装置上研究了燃烧温度对燃煤汞析出特性的影响,利用在线烟气分析仪和EPA Method 26A湿化学法对燃煤烟气中O_2/SO_2/NO/CO/HCl/Cl_2等进行同步定量分析,探讨不同燃烧温度下烟气组分的变化及其在烟气降温过程中对汞形态迁移转化的影响规律。结果表明:在高温燃烧条件(≥750℃)下,煤中汞基本全部逸出,析出率≥97.9%,且随燃烧温度升高而递增;基于氧量分析,煤中汞的析出在挥发分燃烧阶段即开始发生;随着燃烧温度的升高,烟气中元素态汞(Hg0)份额逐渐降低,而氧化态汞(Hg~(2+))份额相应增大,900℃时接近50%;燃烧温度对烟气中各组分浓度影响较大,随温度升高,烟气中NO、HCl及Cl_2呈现不同程度的上升趋势,SO_2含量基本持平,而CO含量逐渐降低;对痕量元素汞而言,NO、HCl及Cl_2通过直接或间接氧化作用在烟气降温过程中促进Hg0向Hg~(2+)转化,烟气中还原性气体组分CO对Hg0的氧化有一定抑制作用,SO_2对汞形态分布的影响则不甚明显。     

富氧富水蒸气条件下燃烧高氮燃料的NOx排放特性

在富氧富水蒸气条件下，研究了富含氮的燃料白酒糟在流化床中燃烧时NO_x的排放特性。结果表明，在过量空气系数1.2条件下，水蒸气和O₂对NO_x的生成相互影响。当O₂浓度低于约35%时，向燃烧气中加入水蒸气能抑制NO_x生成，使烟气中NO_x的排放浓度和燃料N转化为NO_x的转化率降低；而当氧气浓度高于约35%时，加入水蒸气促进了NO_x生成，表明提高氧气浓度使得氧化作用起到主导地位。NO_x生成量随温度的升高先增加后减少，在较高氧气浓度下，NO_x生成量随温度升高而降低的转折点发生在较低的温度；燃烧气氛中添加水蒸气延迟了转折点的发生，使转折点发生在较高温度。     

污泥热解过程中多环芳烃排放规律

研究了不同温度(350~1050℃)下污泥热解过程液、气、固三相产物中16种多环芳烃(PAHs)排放规律。结果表明,PAHs趋向富集于液相产物中,其次为气相产物,在液相产物中检测到所有16种PAHs,650℃液相产物中16种PAHs(∑16PAHs)总质量比最高,为96%;750℃气相产物中∑16PAHs质量比最高,为21.3%以上;固相产物中PAHs含量极少,仅在650℃时达1%。所有温度下液相产物中2、3和4环PAHs均占据主导地位,∑2,3,4环PAHs质量比达95%以上,850℃时液相产物中∑EPA-PAHs含量最高,达15.25 mg·kg-1。气相产物主要以萘(Na P)、苊烯(Acp)、芴(Flu)和蒽(Ant)PAHs为主,未检测到高环PAHs。在高温热解阶段,污泥大分子结构裂解到达高峰,伴随产物的二次断裂、合成、环化等反应,气相产物中∑低PAHs生成含量达到最高7.248 mg·kg-1。不同温度下污泥热解产物中PAHs的毒性当量(TEQ)变化规律与其生成量变化基本一致,在850℃时液相产物中PAHs的TEQ最高达1.129。     

煤粉预热-低氮燃烧机理及颗粒物协同控制

通过燃烧优化有望实现煤粉高效低氮燃烧与颗粒物(PM)的协同源控制,也是完成低碳的重要清洁燃烧方式。为阐明预热-燃烧过程NO和PM生成特性和减排机理,针对预热过程中煤氮的析出、挥发分氮的转化以及预热-燃烧过程NO的生成和还原机制及PM生成展开研究。烟气中主要气体组分和PM分别采用烟气分析仪和荷电低压撞击器(ELPI+)测量和记录。结果表明,气相过量空气系数(α_gas)可作为以气相反应为主的预热区反应性(氧化性或还原性)的有效判据。适当增大预热区过量空气系数(α_p)会增加预热区NO生成,但明显降低整个预热-燃烧过程中NO生成。高预热温度可显著降低NO的生成,预热温度由1 200 K升至1 600 K时,NO降低效率由42.25%提高至51.44%。然而,α_p持续增加将减弱NO脱除率的下降趋势。燃烧温度升高对焦炭氧化生成NO和焦炭还原NO过程均有促进作用,但对NO生成的促进作用更显著。同时,预热-燃烧降低细颗粒物生成,尤其是PM_0.3生成量减少27.57%。预热-燃烧技术可实现燃烧过程中对PM和NO生成的...     

循环流化床中谷壳与煤共燃SO2生成特性研究

在循环流化床实验台上,对谷壳与煤共燃的SO2生成特性进行了实验研究,着重研究了床温、过量空气系数对SO2生成特性的影响.实验表明,谷壳与煤共燃能够使煤燃烧的SO2生成量降低50%以上;加入谷壳的比例存在一个最佳范围,不超过30%;共燃时SO2的生成量随床温的升高而增加,SO2的减排率随床温的升高呈起伏变化,温度为850℃时减排率最大;共燃时过量空气系数变化对SO2的生成量无显著影响.     

城市污泥流化床燃烧过程中气态污染物排放特性

在6kW_th鼓泡流化床实验台上进行了城市污泥的燃烧实验,研究了烟气再循环气氛和空气气氛下燃烧温度、过量氧气系数、二次风比率对气态污染物排放特性的影响。研究结果表明：燃烧温度升高,NO排放浓度明显升高,SO₂排放浓度亦呈上升趋势;过量氧气系数提高,NO排放浓度呈显著上升趋势,SO₂排放浓度则呈下降趋势;增大二次风比率,NO排放浓度呈现先降低后升高的趋势,但总体减排效果并不明显,SO₂排放浓度出现少量增长;烟气再循环工况下,NO排放浓度随燃烧温度和过量氧气系数变化的趋势与空气气氛燃烧时一致;烟气再循环率从0增加至1,NO排放浓度明显下降;烟气再循环率达到较高值后,NO排放浓度随之提高而降低的趋势减弱;烟气再循环率逐渐升高过程的前期,烟气中CO浓度出现显著升高;再循环率超过0.3后,CO浓度在一定范围内波动,不再升高。     

基于铁基载氧体的无烟煤化学链燃烧过程中硫分布特性

在间歇式固定床反应器上,基于Fe_2O_3/Al_2O_3载氧体,研究了还原阶段反应温度和Fe_2O_3负载量对无烟煤化学链燃烧产物及S元素分布的影响。研究结果表明,含碳气体释放量随反应温度升高而增加,随Fe_2O_3负载量先增加后减少。产物中CO_2比例随反应温度升高先增加后减少,在850℃时达到最高(37.6%)。在实验条件下,未检测到SO_2生成。反应2 h时,载氧体中S元素的富集程度随温度和Fe_2O_3负载量升高而增加;5.5 h时,载氧体中S元素分布比例随温度升高而显著降低。利用SEM分析了载氧体表面微观形态结构。分析表明,Fe_2O_3负载量大于40%会导致载氧体轻微烧结。     

新型热法磷酸燃磷塔传热分析与计算

在介绍新型燃磷塔结构的基础上,提出了计算其理论燃烧温度和烟气排放温度的工程方法。同时分析了燃磷量、过剩空气系数及燃磷塔结构型式等因素对其传热特性的影响。结果表明,在空气过剩系数或空气量不变时,最高燃烧温度和烟气排放温度随燃磷量增加呈单调递增趋势;而在燃磷量一定时,过剩空气系数越大,最高燃烧温度越低,烟气排放温度越高。     

膜式水冷壁结构燃磷塔的开发与传质传热的数值模拟（Ⅱ）传热特性影响因素分析

利用已建立的数学模型考察了燃磷量、过剩空气系数、壁面温度、辐射吸收系数对新型燃磷塔的最高燃烧温度、烟气排放温度、壁面最大热流和平均热流的影响.模拟结果表明,无论过剩空气系数固定还是空气流量固定,随燃磷量的增大,最高燃烧温度、烟气出口温度、壁面平均热流和最大热流都呈上升趋势.在燃磷量不变情况下,最高燃烧温度、壁面最大热流和平均热流均随过剩空气系数的增大而减小,但烟气出口温度缓慢增加.壁面温度对最高燃烧温度、壁面最大热流和平均热流影响不明显,但烟气出口温度随壁面温度的升高而增加较大.辐射吸收系数对最高燃烧温度和壁面最大热流影响很大,随辐射吸收系数的增大,最高燃烧温度和烟气出口温度会下降,而壁面最大热流和平均热流会上升.     

污泥热解过程中多环芳烃排放规律

研究了不同温度（350~1050℃）下污泥热解过程液、气、固三相产物中16种多环芳烃（PAHs）排放规律。结果表明,PAHs趋向富集于液相产物中,其次为气相产物,在液相产物中检测到所有16种PAHs,650℃液相产物中16种PAHs（∑₁₆PAHs）总质量比最高,为96%;750℃气相产物中∑₁₆PAHs质量比最高,为21.3%以上;固相产物中PAHs含量极少,仅在650℃时达1%。所有温度下液相产物中2、3和4环PAHs均占据主导地位,∑_2,3,4环PAHs质量比达95%以上,850℃时液相产物中∑EPA-PAHs含量最高,达15.25 mg·kg^-1。气相产物主要以萘（NaP）、苊烯（Acp）、芴（Flu）和蒽（Ant）PAHs为主,未检测到高环PAHs。在高温热解阶段,污泥大分子结构裂解到达高峰,伴随产物的二次断裂、合成、环化等反应,气相产物中∑_低PAHs生成含量达到最高7.248 mg·kg^-1。不同温度下污泥热解产物中PAHs的毒性当量（TEQ）变化规律与其生成量变化基本一致,在850℃时液相产物中PAHs的TEQ最高达1.129。     

基于Aspen Plus的0.3MWth CFB燃煤中试装置全流程模拟

循环流化床锅炉具有煤种适应性广,负荷调节能力强,污染物超低排放等优点,被广泛应用于煤的清洁燃烧。为探究循环流化床污染物生成和排放规律,以0.3 MWthCFB燃煤中试装置系统为实际模型,利用Aspen Plus对煤燃烧和污染物控制装置全流程建模。采用Gibbs最小自由能热力学分析方法对煤燃烧产物进行了分析计算,并利用软件自带的灵敏度分析工具,对不同的操作参数进行了灵敏度分析,预测了锅炉运行参数对烟气组分、选择性催化还原脱硝效率和石灰石-石膏湿法烟气脱硫效率的影响规律,获得了过量空气系数、烟气温度、氨氮比和钙硫比对NOx和SOx脱除效率以及SO3生成的影响曲线。结果表明,在循环流化床煤燃烧条件下,温度变化对NOx和SOx的生成影响显著,温度升高会促进NH3、HCN等前驱物的转化,促进燃料氮生成NOx;高温条件下,SO2生成反应的化学平衡向正方向移动,但反应速率会随温度和浓度的升高而降低,SO3则与之相反。在选择性催化还原脱硝过程中,较低温度时,脱硝率随温度升高而增加,最佳活性温度在360℃左右; SCR反应温度低于380℃时,SO3含量呈显著上升趋势,380℃出现一极大值点,而后趋于平缓并略有下降。NSR1时,脱硝率随氨氮比增加而增加,最佳氨氮比在1.05。湿法烟气脱硫过程中,增加钙硫比能明显提高脱硫效率,最佳钙硫比在1.05左右,并降低SO3排放;脱硫系统入口烟气温度升高会导致脱硫效率降低,但促进了SO3的生成。     

Shell气化炉中灰渣的熔融特性与流动特性

分析了Shell气化炉中灰渣的物理性质,同时利用灰熔点测定仪、高温黏度计测定了添加适量助熔剂CaO的灰渣熔融温度和黏度,并利用热力学软件FactSage计算了灰渣在不同温度下对应的固液相的相对含量及全液相温度。研究结果表明：由于灰渣中主要结晶矿物中熔点较高矿物质如莫来石的含量在不断减少而熔点较低矿物质如钙长石的含量在不断增加,使得灰渣的熔融温度随着CaO含量的增加先降低而后升高。同时从灰渣的微观结构中可知,随着CaO含量的增加,灰渣的液相区面积先增大而后减少,这使得气化炉的最低排渣温度和高温下的灰渣黏度也随着CaO含量的增加呈先降低而后升高的变化趋势。同时由热力学软件FactSage计算出的灰渣全液相温度和相对固含量随CaO含量的变化趋势与灰渣的熔融温度、黏度的变化趋势一致。     

贫煤气废气的综合利用

燃煤锅炉掺烧贫煤气,可以减少燃煤的用量,降低了飞灰中碳量和烟气中氧含量,固体未完全燃烧损失所占的百分数和灰渣热损失下降,锅炉热效率提高,年创效益可达百万元。     

煤焦燃烧生成NO的特性研究

对小屯煤焦中氮的存在形态进行了X射线光电子能谱(XPS)分析。并对小屯煤焦在模拟分解炉中NO释放特性进行了实验研究,考察了气氛、温度、生料对焦炭氮释放特性的影响。研究结果表明:小屯煤焦中氮主要以吡咯五元环形式存在;氧气体积分数对NO的生成速率有明显影响;在无生料催化下,生成量基本随温度的升高而加大,但是,当生料存在时,生成量随温度的升高而减少;生料的加入大大加速了NO的生成速率和生成量,表明生料对NO生成有显著的催化作用。焦炭氮转化为NO的几率主要由2个互相竞争的反应决定:包括N的氧化反应和NO的还原反应。     

高汞煤燃烧过程中汞的析出规律试验研究

针对3种中国典型的高汞煤,利用马弗炉和管式试验炉进行了燃烧温度、燃烧时间等条件因素影响燃煤汞的析出及形态迁移转化的试验研究。研究表明,燃烧条件下加热时间对典型高汞煤中汞的析出率的影响不明显;高汞煤燃烧后,煤中汞在很短时间内即以气态方式进入烟气,并主要以二价汞(Hg2 )和零价汞(Hg0)形式存在,其形态分布与燃烧温度和煤种有关;随着燃烧温度的升高,烟气中的二价汞含量有逐渐升高和零价汞含量逐渐降低的趋势。     

煤燃烧中影响NOx生成因素的分析

概述了煤燃烧中空气分级燃烧技术,分析了NOx生成的影响因素。影响NOx形成的主要锅炉操作参数为:初级燃烧区化学计量比为0.7～0.9,停留时间较长时,NOx的生成量较少;温度的影响与环境的氧化/还原气氛有关;增加过量空气,NOx生成量增加。影响NOx生成的最主要的煤性质是氮含量和挥发分,氮含量的影响与燃烧所采用的控制技术有关,随挥发分含量增加,NOx的生成量减少。     

600MW超临界对冲锅炉分级燃烧特性

为研究超临界燃煤锅炉的燃烧特性,针对600 MW对冲旋流燃烧锅炉,利用CFD(computational fluid dynamics)数值仿真软件研究了分级燃烧超临界锅炉内速度分布、颗粒轨迹分布、温度分布、组分分布特性及NO_x释放规律。采用标准k-ε模型和拉格朗日随机轨道模型模拟气相湍流流动和气固两相流动;对于固体燃料,借助离散相模型,同时采用非预混燃烧模型模拟煤粉在炉内的燃烧过程;对流项采用二阶迎风格式获得更加精确的物理解;考虑到锅炉炉膛温度高、辐射换热量大,采用P1辐射模型计算气-气和气-固之间的辐射换热量;对锅炉壁面附近区域的流动传热计算采用标准壁面函数法,节省内存和计算时间。结果表明:分级对冲燃烧锅炉截面速度呈对称分布,气流充满度好,燃烧稳定;旋流燃烧的方式使炉内出现回流区,加强了炉内气流与煤粉颗粒之间的扰动,强化了传热传质,同时延长了煤粉颗粒在炉内的停留时间;煤粉颗粒的直径影响着煤粉在炉内的燃烧过程,粒径越小,煤粉颗粒在炉内的停留时间越短,影响燃料的燃烧燃尽和锅炉效率,但粒径过大,煤粉颗粒在自身重力作用下落入冷灰斗,影响锅炉的正常安全运行,因此,合适的粒径对炉内燃烧过程十分重要;沿炉膛高度方向,炉内烟气平均温度先上升后下降,在燃尽区补充燃尽风使温度小幅降低,到达炉膛出口截面烟气平均温度约为1 100 K;炉内各组分分布规律为:X=11. 093 5 m截面,沿炉膛高度方向,O_2体积分数先上升后下降,CO_2体积分数逐渐升高,CO体积分数先上升后下降;分级燃烧使炉内NO_x生成量整体下降,炉膛出口NO_x浓度约为385. 14 mg/m~3。