0.15MW循环流化床富氧燃烧试验研究

在炉膛直径140mm,高6000mm的0.15MW循环流化床富氧燃烧试验台上,进行O2/N2气氛高氧气浓度下神木煤的燃烧试验.在50％的整体氧气浓度下实现了稳定的循环流化床富氧燃烧,无局部高温出现;选择适合的一次风率和一次风氧气浓度可有效降低CO、NO和SO2的排放量,但对N2O排放量的影响不大;适当提高二次风口位置,CO和NO的排放量减少,但N2O和SO2的排放量基本不变;通过优化配风,神木煤的燃烧效率从93.80％提高到了96.24％,提高一次风氧气浓度和降低一次风率都有利于神木煤的燃尽.     

半焦循环流化床高氧气浓度燃烧气体污染物排放特性试验研究

在1MW循环流化床富氧燃烧中试装置上,以煤热解后的半焦为燃料,进行了空气燃烧和高氧气浓度(50%O_2)/再循环烟气(recycle flue gas,RFG)燃烧试验,考察了在炉膛平均温度为900℃时不同燃烧气氛对热解半焦燃烧特性和排放特性的影响。试验结果表明:半焦可在高氧气浓度O_2/RFG气氛下稳定燃烧,并且从空气燃烧向高氧气浓度O_2/RFG燃烧切换时,中试装置运行平稳。与空气燃烧工况相比,50%O_2/RFG燃烧工况下,工况稳定运行期间尾部CO_2干基浓度平均值可达到90%以上;半焦的燃烧特性得到了改善,CO排放和飞灰含碳量降低,燃烧效率升高;NO排放约为空气下的1/2,再循环NO被还原是减少的主要原因,但N_2O排放略高,与NO排放量级相同;无脱硫情况下,半焦灰自脱硫效率降低,从而导致SO_2排放较高,约是空气的2倍。     

循环流化床富氧燃烧SO_2排放和石灰石脱硫特性研究

在50 kW循环流化床燃烧试验台上进行了大同煤在O2/CO2气氛下未添加石灰石和添加石灰石的富氧燃烧试验,试验各工况进口的氧气浓度为25%~50%,燃烧温度为850~950℃。试验研究的目标是获得燃烧温度和进口氧气浓度等参数对循环流化床富氧燃烧过程中SO2的排放特性和石灰石的脱硫特性的影响。试验研究表明:未添加石灰石时,SO2的排放量随着燃烧温度的升高而升高,随着进口氧气浓度和过氧系数的升高而降低。在相同[Ca]/[S]情况下,石灰石的最高脱硫效率所对应的燃烧温度在900℃。随着进口氧气浓度的增加,石灰石的脱硫效率显著提高,在[Ca]/[S]为3的条件下,进口氧气浓度从25%增加到50%,石灰石的脱硫效率从39.0%增加到83.5%。     

O2/CO2气氛下燃煤SO2排放特性的实验研究

在沉降炉实验台上通过在线烟气分析仪考查了燃煤烟气的组成以及燃烧气氛、CO2浓度、温度和燃料/氧气化学当量比对SO2的排放规律。结果表明,相同操作条件下O2/CO2燃烧可获得高达80%左右的CO2浓度,但烟气中CO含量明显高于O2/N2气氛下燃烧时的情况。高浓度CO2的存在使得SO2的排放较常规燃烧方式下有所降低,并且随着气氛中CO2浓度的增加呈递减趋势,但随着燃烧温度的升高,煤粉燃尽程度的增加以及其余含硫物相向SO2的转化使得其排放浓度逐步增加。在2种气氛下,SO2的释放浓度在贫燃料区随燃料/氧气化学当量比f的增加而增加,而在f大于1.2的富燃料区随燃料/氧气化学当量比的增加而降低。     

O2/CO2气氛下燃煤NO排放特性的实验研究

在沉降炉上通过在线烟气分析仪研究了燃烧气氛、CO2浓度、温度及燃料/氧气化学当量比对O2/CO2气氛下燃煤NO排放的影响规律。结果表明,O2/CO2气氛下NO的排放浓度总小于O2/N2气氛下的情况,在无烟气再循环的情况下降幅约为20%~40%。2种气氛下NO的沿程析出均表现出类似的规律,但因煤质而有所不同。随着进气中CO2浓度的增加,NO的排放浓度呈现降低的趋势。与21%O2/ 79%Ar气氛下相比,21%O2/79%CO2气氛下NO排放浓度的降幅在30%~50%。随着温度的增加,2种气氛下NO的排放浓度均增加。随着燃料/氧气化学当量比(f)的增加,NO排放浓度呈现出先增加后降低的趋势,其最大排放浓度均出现在f=0.8左右;在f远大于1的富燃料区,2种气氛下NO的排放浓度基本可以降到一致的水平。     

O2/CO2气氛下煤燃烧特性试验研究与分析

富氧燃烧技术不仅能使分离收集CO2和处理SO2容易进行，还能减少NOx排放，是一种能够综合控制燃煤污染物排放的新型洁净燃烧技术。简要介绍了O2／CO2气氛下煤燃烧特性的国内外研究现状，进行了不同氧含量的O2／CO2气氛和O2／N2气氛下的热重与循环流化床(CFB)燃烧试验研究，为CFB富氧燃烧技术的工业化应用进行了基础准备。     

不同O2浓度下NH3选择非催化还原NO的实验和模型研究

NO的选择性非催化还原反应是燃烧过程重要的脱硝途径。文中在800~1 200 ℃,初始浓度CNO,ini=200 mmol/mol、CO2,ini=0%~10%、氨氮比CNH3/CNO=1.2的情况下,进行了NH3/NO/O2的均相流反应器的实验和化学动力学模拟研究,着重研究不同氧浓度对NO和N2O浓度变化规律的影响。实验结果表明,在微量氧气杂质(CO2"50 mmol/mol)条件下,脱硝温度更高,而脱硝率达到了95%。化学动力学模型预测的NO和N2O浓度变化规律与实验结果非常吻合：氧浓度的升高使NH3/NO的最佳反应温度下降,同时降低脱硝的效果;N2O生成浓度随着氧浓度的升高而降低,对应N2O最大浓度的温度也降低。微氧工况的N2O最大生成浓度比低氧浓度下更低,而生成温度更高。     

煤和垃圾衍生燃料循环流化床混烧的试验研究

分别在热重分析仪和0.5MW循环流化床燃烧系统上进行了煤和垃圾衍生燃料混烧实验。热重试验表明:混烧过程中,两者基本上保持各自的燃烧特性,同时垃圾衍生燃料的加入能显著提高煤粉的燃烧性能。循环流化床试验表明:相对于煤粉单独燃烧,混烧能使整个炉膛的温度分布更均匀;垃圾衍生燃料的加入降低了CO、NO、N2O、SO2的排放,但却大大增加了烟气中HCl的浓度;垃圾衍生燃料中的钙基物质能对SO2起到脱除作用,同时HCl的存在会促进钙基物质与SO2的反应;在混烧情况下,随着床层温度的升高,N、S、Cl等元素对气相污染物的转化率增加,同时,钙基物质对酸性气体SO2、HCl的脱除反应受到抑制,因此烟气中的NO、SO2、HCl等污染物浓度增加。     

循环流化床锅炉富氧燃烧与CO_2捕集发电机组运行能耗影响因素分析

在干、湿烟气再循环方式下,建立采用空气启动方式的富氧燃烧循环流化床锅炉助燃气体动态计算模型和烟气成分动态变化计算模型。基于实际气体的P-R状态方程,采用偏离函数法建立空气分离单元和CO_2压缩纯化单元运行能耗计算模型。在此基础上,对循环流化床锅炉富氧燃烧与CO_2捕集发电机组的运行能耗影响因素进行定量分析计算,得到氧气纯度、氧气浓度、过量氧气系数、锅炉漏风系数及不同烟气再循环方式对发电机组运行能耗的影响。     

富氧气氛下循环流化床中生物质与煤矸石燃烧污染物排放研究

为研究富氧气氛下生物质与煤矸石混合试样在循环流化床中燃烧污染物排放特性,利用36 kW/h循环流化床试验台,分别在空气、21%O_2/CO_2、30%O_2/CO_2和40%O_2/CO_2气氛下进行生物质与煤矸石的混合燃烧试验,考察燃烧气氛和生物质含量对污染物排放和炉内温度的影响。结果显示:21%O_2/CO_2气氛下较空气气氛下烟气中的NO和SO_2排放量更低、CO排放量更高,相同高度下炉膛温度更低;在O_2/CO_2气氛下,随着氧气浓度的提高,烟气中NO和SO_2排放量逐渐升高,相同高度下炉膛温度逐渐升高;在相同气氛下,随着生物质含量的增加,CO排放量逐渐升高,SO_2排放量逐渐降低,炉膛中下部温度逐渐升高、中上部温度逐渐降低。     

超超临界350 MW富氧燃烧循环流化床设计

富氧燃烧循环流化床是一种新型的碳捕集技术,具有广泛的应用前景。O2/CO2气氛下锅炉受热面的布置与热负荷的分配是阻挠富氧燃烧循环流化床进一步示范的关键问题。本文分别采用Johnsson模型和颗粒团更新模型对350 MW机组循环流化床锅炉进行一维建模,对氧体积分数为30%的富氧燃烧循环流化床锅炉进行了耦合汽水系统的总体概念设计,并与空气燃烧的同等级循环流化床锅炉尺寸进行了对比。结果表明:富氧燃烧循环流化床锅炉的排烟热损失大大减小,设计锅炉热效率可达94.18%;富氧燃烧循环流化床锅炉布风板面积、炉膛截面积以及尾部烟道面积均比空气燃烧循环流化床锅炉大幅减小,但需要增设外置床换热器来吸收热负荷。本研究对富氧燃烧循环流化床锅炉的进一步放大具有借鉴意义。     

神府烟煤和云南劣质烟煤富氧分级燃烧特性试验研究

为探索富氧燃烧高效低氮燃烧的途径，在东方锅炉试验中心下行炉上开展神府烟煤、云南劣质烟煤的富氧分级燃烧特性试验研究，探索2种煤在富氧分级燃烧条件下的燃尽特性及氮氧化物排放特性。试验结果表明：在富氧燃烧条件下，采用燃尽风分级燃烧，合理控制氧气分级送入，神府烟煤燃烧效率可达99%以上，烟气中NO_x排放可控制在19.10 mg/MJ以内；云南劣质烟煤因着火延迟，燃尽需要足够长的停留时间，其燃烧效率略低，通过合理氧分级，燃烧效率最高可达90%以上，烟气中NO_x排放可控制在16.83 mg/MJ内；富氧燃烧炉膛温度对NO_x累积生成释放曲线的影响与空气燃烧一致，炉膛温度越高，煤粉颗粒升温速率越快；采用富氧分级燃烧，合理控制氧分级送入时机和位置，可寻找到较高的燃烧效率和较低的NO_x排放，实现富氧燃烧高效低氮排放。     

浅谈富氧燃烧锅炉的一二次风配风特性

富氧燃烧技术是捕获CO2的一种重要技术手段.在O2/CO2环境下,由于CO2的比热、扩散系数以及强辐射特性与常规空气燃烧的差异,使得一二次风的配风特性发生了很大的变化.而一二次风的配风特性直接影响到锅炉的燃烧特性、传热特性以及排放特性等.针对200 MW空气与富氧兼容的四角切圆燃烧锅炉,研究200 MW锅炉富氧燃烧下一次风、二次风及周界风等参数的选取以及相关依据,对富氧燃烧锅炉的配风提供参考.     

循环流化床垃圾焚烧炉混烧羊毛脂废料试验研究

以生活垃圾和煤混烧的400 t/d循环流化床垃圾焚烧锅炉为依托,对某大型生物医药公司的羊毛脂废料进行混烧的工业试验,了解混烧该废料对垃圾焚烧炉燃烧稳定性、炉膛温度、锅炉尾部常规污染物排放及飞灰含碳量的影响,以研究羊毛脂废料代替燃煤作为垃圾发电辅助燃料的可行性。试验表明,随着羊毛脂废料掺混量的增加,煤的添加量随之下降,烟气中的烟尘浓度,CO和SO2含量以及飞灰含碳量均有所下降;NO含量随掺混量的增加而增加,N2O随掺混量的增加而减少;HCl含量受掺混量影响不明显。随床温升高NO排放增加,CO排放下降,SO2和HCl浓度基本不变。试验表明循环流化床垃圾焚烧锅炉对羊毛脂废料具有良好的适应性。     

循环流化床富氧燃烧的炉膛传热特性

在炉膛直径140mm、高6000mm的0.15MW循环流化床试验系统上,对高氧气浓度下循环流化床燃烧的传热特性进行了研究.在高氧气浓度(39.8％～50.7％)下,分别进行了O2/N2及O2/CO2气氛下煤的燃烧试验.研究结果表明,在高氧气浓度下,试验系统的传热稳定;流化风速、二次风率及燃烧气氛等参数对炉膛总传热系数几乎没有影响;该试验系统的炉膛总传热系数约为27 W/(m2·K),该数值可以为类似传热方式的试验系统设计提供参考.     

300MW富氧燃烧循环流化床炉内燃烧及传热特性研究

对富氧燃烧循环流化床锅炉炉内燃烧及传热特性进行了研究.考虑了气体辐射对传热系数的影响,建立了循环流化床锅炉在富氧燃烧下的燃烧及传热模型.在不同氧气浓度(如30％,50％,70％氧气浓度)下,分析了颗粒粒径、空隙率等对炉内传热的影响,得到各参数对富氧条件下的循环流化床传热参数影响曲线.以某300 MW循环流化床锅炉机组为...     

富氧燃烧循环流化床锅炉炉内传热特性

针对富氧燃烧循环流化床锅炉(circulating fluidized bed boiler,CFBB)炉内传热特性进行了研究。考虑气体辐射对传热系数的影响,建立了CFBB富氧燃烧下的传热模型。以一台440t/h循环流化床锅炉为例,通过模型分析了炉内传热情况,并和空气燃烧模式下的传热特性进行比较。进行了氧气浓度在30％、50％、70％气氛下的CFBB炉膛概念性设计。在循环流化床锅炉炉内传热中,灰占主导作用,烟气成分变化对传热系数影响不大。氧气浓度越高,越有必要设置外置换热器来维持炉膛正常运行。     

氧循环流化床燃烧锅炉在电厂应用中的研究

介绍了氧循环流化床燃烧的概念、燃烧过程,法国Alstom公司针对氧循环流化床锅炉作了一系列的研究,包括:氧循环流化床锅炉设计研究、投资成本和经济性研究、放大研究和实验室规模研究。Alstom公司对210MW氧循环流化床锅炉与同功率的空气循环流化床锅炉燃烧捕捉CO2能力进行了设计研究。研究结果表明:氧循环流化床燃烧捕捉烟气中CO2在技术上是可行的,但成本较高;如果CO2和N2可作为商品出售,则二者的发电成本将相近。     

O2/CO2气氛下甲烷火焰中NO均相反应机理研究

氧燃烧方式下由于高浓度CO2介质的存在对煤中氮的析出以及氮氧化物的多相转化有重要影响。该文基于化学动力学分析软件CHEMKIN对O2/CO2及O2/N2气氛下甲烷燃烧均相反应体系中NO的转化行为进行模拟计算,探讨了温度、过氧系数 、CO2浓度、O2浓度、初始含N污染物组分等因素对NO形成及其还原的影响规律,采用生成率分析和敏感性分析工具分析了不同气氛富燃及贫燃条件下NO的反应机理。结果表明,2种气氛富燃及贫燃条件下NO的还原率变化规律相反,与空气气氛相比,富燃条件下O2/CO2气氛不利于NO的还原,而贫燃条件下O2/CO2气氛有利于NO还原。生成率分析表明高浓度CO2气氛能够促进NO还原并对NO的生成具有一定的抑制作用。敏感性分析表明2种不同气氛下NO的反应历程区别不大,但所发生的重要反应有明显差别;在富燃及贫燃条件下,NO反应历程有明显区别,富燃条件下NO的主要反应历程为NO->HNO->NH->N2,贫燃条件下NO的主要反应历程为NO->N->N2。     

采用O2/CO2燃烧方式的锅炉热效率计算与分析

介绍了O2/CO2燃烧方式的技术特点,采用ASME PTC 4-1998中计算锅炉热效率的热损失法对某电站300 Mw机组锅炉在O2/CO2和空气气氛下的各项热损失和锅炉热效率进行了计算比较.结果表明,采用O2/CO2的富氧燃烧技术可明显提高锅炉热效率,而且烟气中高浓度的CO2降低了分离回收CO2的成本.另外,通过对比不同氧气浓度下的锅炉热效率,表明采用O2/CO2燃烧方式时,O2的容积百分数不宜大于30%.