兰炭与秸秆混合燃料燃烧污染物排放和灰熔融性试验

兰炭具有热值高、灰分低、硫分低等优点，但挥发分含量低、着火温度高；秸秆热值低、挥发分含量高，着火温度低；二者着火特性具有互补性。为考察兰炭与生物质混合燃料燃烧的硫氧化物、氮氧化物排放和灰熔融性能，利用固定床试验系统研究了3种兰炭、麦秆和玉米秆单独及混合燃料污染物排放特性及掺混比例和燃烧温度对污染物析出的影响，并通过灰熔融测定仪分析灰样熔融性能。结果表明：混合燃料的硫氧化物、氮氧化物析出与掺混条件相关，原料组成和燃烧过程影响污染物析出特性。在燃料中掺混20%～30%玉米秆时，混合燃料固硫效果较好，氮析出率在0.04%左右。提高燃烧温度明显促进硫析出，而低于1 000℃时，府谷兰炭和玉米秆的掺混样具备良好的自固硫特性，氮析出率低于0.02%。另外，混合燃料的灰熔融温度介于两原样间，与混合比例存在一定相关性，兰炭的抗结渣特性明显优于玉米秆，掺混有助于改善秸秆的结渣特性。本研究为兰炭和生物质的清洁利用提供理论参考。     

煤粉大比例掺混不同生物质的混燃特性研究

可再生能源生物质清洁低碳、易于获取、利于着火,含硫、氮量少且属于碳中性物质,但其能量密度低。在煤粉中大比例掺混生物质(生物质/煤粉质量比大于5∶5)可有效改善煤粉着火特性,碳排放水平接近燃烧天然气,且污染物排放显著降低,进而达到节能减排目的。目前研究主要集中在低掺混比例(小于5∶5)下生物质与煤粉的混燃特性,针对北方常见的玉米秸秆、稻杆和玉米芯等生物质与煤粉在大掺混比例下的燃烧特性,尚有待深入。笔者利用热重分析技术分别研究了煤粉与不同生物质种类(玉米秸秆、稻杆及玉米芯)在不同掺混比例下(5∶5、6∶4、7∶3和8∶2)的混燃特性,分析生物质种类和掺混比例对混合燃料的着火温度、燃尽温度、交互反应以及燃烧特性指数等的影响,确定了不同生物质的最佳掺混比例。结果表明:掺混比例对混合样品失重曲线的影响从大到小依次为玉米秸秆、玉米芯和稻杆。随掺混比例增加,第1阶段最大质量变化速率逐渐增大且燃烧进程前移,第2阶段则逐渐减小,这是由于挥发分相对增加且焦炭相对减少的原因。混合样品的着火温度和燃尽温度比纯煤粉分别下降约100和60℃。随掺混比例的增加,玉米芯着火温度逐渐减小,玉米秸秆和稻杆则先减小后增大,且均在7∶3时达到最小;燃尽温度均呈现下降趋势,下降幅度由大到小分别为玉米芯、稻杆和玉米秸秆。玉米秸秆和稻杆在8∶2时燃尽性能较差。混合样品发生不同程度的交互作用,该交互作用正是生物质的促进和抑制的协同作用,使3种生物质均在5∶5时对煤粉燃烧抑制作用大;玉米秸秆和稻杆在7∶3时、玉米芯在6∶4、8∶2时促进作用大。同时,3种生物质的燃烧特性指数远大于煤粉,随掺混比例的增大,玉米芯的燃烧特性指数变化最大并在8∶2时达到最大值,6∶4和7∶3时几乎相同;稻杆的变化最小且在7∶3时达到最大值;玉米秸秆在7∶3和8∶2时几乎相同并达到最大值。小范围改变掺混比例时,燃烧特性指数变化不大。这可能是由于燃烧特性指数不仅与着火温度和燃尽温度有关,还与样品在其主要燃烧过程的反应速率有关,而煤粉在焦炭燃烧阶段的反应剧烈程度高于生物质挥发分析出阶段,使不同掺混比例的混合样品出现以上现象。     

高掺混比例下不同生物质与煤粉混燃试验

生物质作为可再生能源，具有资源丰富、着火容易、污染物排放低等优点，但存在能量密度低、水分高等缺点。煤粉则具有能量密度高的优点和着火困难、污染物排放高等缺点。将生物质高比例掺混入煤粉(生物质/煤粉质量比大于5∶5),可有效解决生物质利用率低、能量密度低、煤粉着火较难和污染物排放高等问题，提高能源利用率，实现节能减排，该方法已成为一种新型能源利用技术。目前学者研究主要集中低掺混比例(小于5∶5),国内常见生物质与煤粉在高掺混比例下的混燃特性尚有待深入研究。采用热重分析法研究了不同生物质(玉米秸秆、稻杆、玉米芯、棉花及杨木屑)与煤粉在高掺混比例下(0∶10、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、10∶0)的燃烧特性和动力学特性，分析了不同生物质种类及掺混比例对燃料热失重特性、特征温度、反应动力学、燃尽特性及燃烧特性指数等影响，并确定不同生物质的最佳掺混比例。结果表明：混合样品的失重曲线表现为失水、挥发分燃烧、固定碳燃烧3个阶段。最大失重速率在第1阶段变小，第2阶段变大，燃烧整体前移。混合样品的着火温度和燃尽温度分别比煤粉下降约100和40℃,在协同作用下，掺混后杨木屑的着火温度随掺混比例的增加而增...     

生物质型煤的制备与研究

介绍了开发生物质型煤的必要性;生物质能源是可再生的清洁燃料,把生物质和煤粉碎至<3mm后,按一定比例掺混,并添加少量粘结剂和固硫剂,采用干法工艺制成的生物质型煤可用作工业锅炉的燃料,且燃烧效果好,排放的烟气中SO2浓度低,符合我国可持续发展战略要求。     

生物质对呼盛褐煤灰熔融特性的影响

灰熔融特性对煤与生物质共气化意义重大。为探索生物质对褐煤灰熔融特性的影响规律, 向呼盛褐煤中分别加入不同质量比例的花生壳、玉米秸秆和松木屑, 采用ALHR-2型智能灰熔点测定仪对混合灰样的灰熔点进行了测定, X射线荧光仪(XRF)和X射线衍射仪(XRD)分析了灰熔融特性变化的原因。结果表明生物质能够在一定程度上降低呼盛褐煤的灰熔融温度, 这与生物质灰分含量以及混合灰样化学组成有关, 且生物质掺混比例与混合灰熔融特征温度呈现非线性关系;莫来石的生成和消失使花生壳与呼盛褐煤混合灰样和玉米秸秆与呼盛褐煤混合灰样的灰熔融特征温度出现了波动;高熔点硅线石含量的降低、低熔点钙长石含量的增加、以及低熔点白榴石和斜辉石的生成导致了松木屑与呼盛褐煤混合样灰熔融特征温度降低。     

芒草/玉米秸秆与褐煤的共热解特性

利用热重-红外联用技术(TG-FTIR)研究了芒草与褐煤共热解,并与玉米秸秆和褐煤共热解进行了比较。结果表明:共热解过程分为3个阶段,即预热干燥阶段、挥发分析出阶段和炭化阶段;由动力学分析及加权分析可知,芒草或玉米秸秆与褐煤共热解均具有协同作用,均可促进褐煤的热解,芒草与褐煤共热解反应更易发生;共热解协同作用随着生物质掺混比(质量比)的增加而增强,玉米秸秆掺混比变化对协同作用的影响更为明显;由红外分析可知,芒草与褐煤共热解可以降低褐煤的热解温度,促进褐煤的热解反应;芒草与褐煤共热解过程中CH_4,CO_2和CO的析出规律,在低温段时与芒草热解过程中三种气体的析出规律相似,在高温段时是芒草和褐煤综合作用的结果;当芒草与褐煤的掺混比为1∶2时,掺混芒草能有效优化热解气的组分,提高CH_4和CO的体积分数。玉米秸秆与褐煤共热解过程中CH_4,CO_2和CO的析出规律与玉米秸秆热解过程中三种气体的析出规律相似,几乎不受褐煤影响,其受掺混比的影响较小。     

流化床富氧气氛对SO2排放特性的影响

为了研究富氧燃烧气氛下煤在流化床中燃烧SO2排放特性,利用小型流化床反应器,以褐煤和无烟煤为试验原料,分别在21%、29%、42%和56%O2/CO2气氛下进行了燃烧试验,探究了燃烧气氛对流化床煤燃烧中SO2排放的影响。结果表明,在O2/CO2气氛下,随着氧气浓度的提高,2种不同类型的煤在770℃燃烧后,SO2排放量逐渐升高,褐煤SO2排放量从925×10-6增加到6 526×10-6,无烟煤的SO2排放量从1 310×10-6增加到5 357×10-6。与无烟煤相比,褐煤升高趋势更为明显。氧气浓度对SO2析出速率的影响显著,在15 s甚至更短时间使得SO2析出达到更高的峰值。氧气浓度从21%增至29%时,转化S显著增加,之后随着氧浓度增加,转化S增长趋缓。从机理上解释,高氧浓度为硫化物析出提供了更充足的氧气,促进了SO2的生成,同时高氧浓度加速了挥发分和焦炭的燃烧速度,改善了煤的燃烧和燃尽特性。通过增强煤本身的自热效应,煤燃烧过程加快,促进煤中硫元素的释放,SO2排放量也相应增加。随着氧浓度的增加,褐煤的CO保持在相对稳定的水平,说明氧浓度的变化对此影响较小。褐煤挥发分高,容易出现停留时间不足,导致不充分燃烧,烟气中含有一定量CO等气体。SO2的排放除了与氧气浓度有关外,主要还与煤中含硫量有关,通常含硫量越高,煤燃烧产生的SO2越多。由于试验煤种含硫量均较高,因此SO2排放量处于较高水平,在富氧燃烧过程中,针对含硫量较高的煤种,应充分考虑SO2排放控制问题。灰分也会影响SO2排放量,SiO2和Al2O3对SO2转化为SO3的影响较小,而CaO和MgO作用明显,煤灰中Fe2O3、K2O等含量对此转化过程也有一定影响。     

煤焦燃烧特性及反应活性探究

中国褐煤资源丰富,然而由于褐煤自身特点使其应用受到了极大的限制。针对中国褐煤应用最广的途径———燃烧,借助热重分析仪对不同热解终温的褐煤半焦及热解终温为1273 K的褐煤半焦与原煤的混合燃料的燃烧特性进行了分析。并利用Coats-Redfern法进行了燃烧动力学的分析,通过求得的表观活化能表征煤焦的燃烧反应活性。研究发现：热解终温越高,煤焦的燃烧特性越差;掺混褐煤有助于提高其半焦的燃烧特性,而掺混燃料的燃烧稳定性几乎和原煤无差别,且随着掺混比例的增加,混合燃料的活化能逐渐增大,越不易点燃,掺混半焦对燃料的燃烧特性和反应活性都有影响。相同制备条件下的烟煤半焦和褐煤半焦的燃烧动力学参数尤其是活化能相差很大,可见煤焦的燃烧反应活性与煤种有关。     

生物质与煤混合热解过程中H2S的排放特性

选取麦秆、玉米秆、棉秆、杨木屑与无烟煤、烟煤进行H2S排放特性的混合热解实验研究,实验过程中采用热重-色谱-质谱连用技术对混合热解过程中产生的H2S气体进行了在线测量,研究和分析了热解温度和生物质的掺混比例对H2S排放的影响。结果表明：生物质的加入使煤析出H2S提前,随着生物质比例的增加,H2S在更低的温度下有更大的析出速度;生物质对烟煤和无烟煤析出H2S的影响都存在一个温度分界点,在分界点前后有着较大的区别。     

工业废水处理剩余污泥的燃烧试验

将脱水后含水率为85%的化工污水处理的剩余污泥,按不同的比例掺混在燃煤中,通过CRF半工业化热态试验台的模拟燃烧,研究了污泥掺混后对锅炉受热面的工作安全性、燃烧稳定性、燃烧效率以及烟气排放、灰渣成分的变化情况。污泥掺混比例不大于6%,对煤粉锅炉受热面工作安全性不会产生不良影响,掺混比例不大于2%时,排放的烟气能够满足环保要求。最佳掺混比例为2%。     

Experimental investigation on the combustion behaviour of pre-dried Greek lignite

The present paper includes the results of the combustion tests with Greek dried lignite performed at a 1 MWth semi industrial scale pulverized coal combustion facility. Scope of the campaign is the investigation of the combustion behaviour of Greek lignite, i.e. temperature fields, ignition, burnout, emissions, as well as slagging and fouling tendency, while firing with varying levels of recirculated flue gas. Dry coal co-firing conditions in a large scale boiler are simulated by adjusting the volume flow of recirculated flue gas.Two test series representing different boiler operation modes are performed. During the first series the maximum flue gas temperature increase, when co-firing dry coal, is determined, while in the second test series the needed load decrease, in order to keep constant furnace outlet temperature in dry coal co-firing conditions is recorded. A detailed measurement set is carried out including temperature profiles, emissions, fuel, fly ash sampling and slagging and fouling investigations through the installation of dedicated deposition probes.The anticipated increase of the furnace temperature profiles by decreasing the inserted recirculated flue gas is confirmed by the experimental results. No clear trend of dry coal co-combustion on the emissions' behaviour is noticed, while dry coal firing appears to have a moderate effect on the deposition behaviour of Greek lignite. These preliminary investigations indicate that no significant operational problems are expected during a potential future demonstration of dry lignite co-firing in a Greek large scale boiler.     

600 MW褐煤机组掺烧烟煤对MB型风扇磨性能的影响

为掌握褐煤掺烧烟煤后对MB型风扇磨煤机提升压头、研磨出力、干燥出力及运行参数选取的影响,在SO2风扇磨煤机上进行了褐煤掺烧烟煤的半工业性试磨试验以及MB3600/1000/4900三介质风扇磨的热平衡计算,同时在一维火焰燃烧试验炉和煤粉气流着火温度试验炉上进行了相应的燃烧性能测试。结果表明,劣质褐煤掺烧合适比例的优质烟煤,可提高机组的带负荷能力,且磨煤机的提升压头和干燥能力也能满足运行要求。需要注意的是,由于烟煤的磨损性能较褐煤强,可能导致打击板寿命的降低。     

浅谈玻璃熔窑烟气中SO_2产生与控制措施

阐述了玻璃熔窑烟气中的SO2主要来源,分析了不同燃料方案产生SO2的比例,总结了玻璃行业熔窑烟气中SO2的主要控制措施。     

循环流化床中烟气飞灰汞迁移规律

在小型热态循环流化床试验台上进行褐煤、烟煤、无烟煤燃烧试验,研究3种典型煤的烟气气态汞和飞灰颗粒汞迁移规律。试验结果表明：褐煤、烟煤、无烟煤在燃烧过程中,炉膛温度、空截面风速、给煤量以及煤颗粒大小变化时,汞元素在烟气和飞灰之间的迁移规律相似;降低炉膛密相区温度和增大炉膛空截面风速可促进烟气气态总汞Hg^T（g）迁移到飞灰颗粒汞Hg（p）中,同时也促进烟气气态零价汞Hg⁰（g）向烟气气态二价汞Hg²⁺（g）和Hg（p）转化;增加给煤量,烟气气态总汞Hg^T（g）和烟气气态零价汞Hg⁰（g）减少,飞灰颗粒汞Hg（p）含量增加,并且影响Hg⁰（g）的转化;选择合适的煤颗粒粒度可以促进Hg⁰（g）的转化以及Hg^T（g）向Hg（p）迁移。随燃烧工况的变化,3种煤Hg^T（g）、Hg（p）和Hg⁰（g）含量变化趋势相似,但含量相差较大,Hg⁰（g）占Hg^T（g）的比例y值也不同,其中无烟煤的y值高于烟煤和褐煤的y值。     

洁净煤技术与环境

工业污染物排放是中国大气环境污染的主要原因，本文介绍了不同工业行业燃煤量、ＳＯ２、烟尘、粉尘排放量及不同行业的排放差别及特点，对选煤、型煤、动力配煤、循环流化床燃烧、烟气净化等洁净煤技术的经济、环境效益作了初步分析，指出选煤、型煤、动力配煤是发展洁净煤技术的优先领域，烟气净化、循环流化床燃烧是需要大量开发、推广的技术。     

基于环保标准发生炉冷煤气作为玻璃熔窑燃料相关问题分析

从国家(地方)颁布的玻璃行业污染物排放标准出发,结合玻璃熔窑烟气主要污染物排放特征,通过对发生炉冷脱硫和脱氨工艺技术的系统分析,指出煤气经过有效的脱硫和脱氨处理后,可以有效减少玻璃熔窑SO2和NOx排放,其SO2、 NOx排放水平可以达到甚至优于天然气水平。同时对发生炉冷煤气作为玻璃熔窑燃料其他优势和存在的问题进行了简要分析,并提出了相应的解决办法。     

优化循环流化床锅炉烟气脱硫运行总结

以上海吴泾化工有限公司已建成投产的循环流化床锅炉为论述对象,阐述该公司采用炉内喷钙(干法脱硫)和石灰-石膏法(湿法脱硫)相结合的烟气脱硫工艺,保证了锅炉烟气中SO2排放达标。针对锅炉烟气干/湿法脱硫系统实际生产运行中出现的问题,提出了优化循环流化床锅炉烟气脱硫运行的措施,为解决湿法脱硫系统产生的废水影响周围环境,易产生二次污染的问题,进行"湿法脱硫悬浊液颗粒物沉降试验",完善锅炉装置废水处理系统,使锅炉脱硫运行更符合环保要求。     

300 MWCFB锅炉提高SO_2超低排放经济性试验研究

为了提高锅炉机组SO_2超低排放的经济性,在某300 MWCFB锅炉开展了实炉试验,研究了CFB锅炉炉内干法脱硫与CFB-FGD脱硫相结合的两级联合脱硫技术。结果表明:通过理论分析和试验室检测可优选出炉内干法脱硫和CFB-FGD的最佳脱硫剂品种。CFB锅炉运行参数中负荷的变化同时影响两级脱硫效率。随着锅炉负荷的升高,床温和脱硫塔入口温度均呈现上升趋势。床温的升高降低了炉内脱硫效率,脱硫塔入口温度的上升提高了CFB-FGD脱硫效率。按照推荐的石灰石和生石灰物化参数及两级脱硫系统匹配方式运行,锅炉净烟气SO_2浓度满足超低排放限值要求,炉内干法脱硫与CFB-FGD脱硫剂耗量均下降,提高了SO_2超低排放的经济性,降低了脱硫成本。     

离子液体作用下褐煤与生物质在亚临界水中共液化

选用小麦秸秆和金沟褐煤作为实验原料在间歇式高压反应釜中进行液化实验,考察了不同温度、不同秸秆/煤比例下添加离子液体时小麦秸秆与褐煤共液化产物分布情况及硫的变迁行为。研究结果显示:当小麦秸秆和褐煤在亚临界水中液化时,添加离子液体1-丁基3-甲基咪唑氯盐[Bmim]Cl会降低正己烷不溶组分收率,但可以提高气体收率与总转化率。添加[Bmim]Cl后,随着样品中小麦秸秆比例减少,液化油收率、正己烷不溶组分收率、四氢呋喃可溶组分收率、气体收率与总转化率均呈下降趋势。添加 [Bmim]Cl后残渣中硫的相对含量增加,其他产物中硫的相对含量减小;添加 [Bmim]Cl后残渣中有机硫的相对含量以及气相中COS和H₂S含量都随温度升高而增加。     

活性炭混合钢渣烧结烟气脱硫脱硝实验研究

采用混合法用钢渣与活性炭制备混合钢渣活性炭吸附剂，对其进行XRF, BET, SEM和FT-IR等表征，于可编程电加热固定床反应器中进行模拟烧结烟气脱硫脱硝实验，考察反应温度、SO2浓度及[NH3]/[NO]浓度比、O2含量等因素对混合钢渣活性炭的吸附及催化性能的影响。结果表明，模拟烧结烟气中SO2初始浓度0.06vol%, NO初始浓度0.04vol%, O2含量15vol%及反应温度120℃条件下，最高脱硫脱硝率分别为79%和34%。按浓度比[NH3]/[NO]=1通入还原剂NH3时，脱硫脱硝率均升高，表明钢渣具有一定催化还原作用。脱硝率随反应温度升高而下降，O2含量提高有利于混合钢渣活性炭对SO2和NO的吸附。掺混钢渣降低了吸附剂的比表面积，但钢渣中含一定量Fe2O3，具有一定催化还原作用，有利于NO吸附。同时，加入钢渣也是对固废资源的合理利用，达到“以废制污”的目的。