焦炉燃烧室氮氧化物形成的数值模拟（英文）

氮氧化物是一种严重的大气污染物,对生态系统有严重的危害。利用数值模拟方法模拟焦炉燃烧室以获得燃烧室中氮氧化物形成的详细信息,并预测废气循环与空气预热温度对氮氧化物形成的影响。对废气中氮氧化物浓度的预测值与实测值进行了比较。结果发现由于同时具备高温度与高氧气浓度,绝大多数氮氧化物在上升立火道高度方向的中间位置形成,而在立火道的其他位置,或者被低温影响,或者受低氧气浓度影响,氮氧化物的形成反应减少;焦炉燃烧室中采用废气循环装置和降低空气预热温度是减少氮氧化物形成的有效方法。此项研究有助于理解焦炉燃烧室中降低氮氧化物形成的方法。     

焦炉立火道NO_x形成的数值模拟

针对焦炉立火道内的废气循环燃烧多浓度场过程开展数值模拟,详细研究了空气和煤气入口尺寸及废气循环对NO_x生成的影响。结果表明,NO_x绝大部分是在上升立火道高度方向的中间位置高温区生成;增加外循环烟气量可以降低燃烧温度和缩小高温区域,从而降低NO_x生成量;当外循环率为20%时,最高温度降低88℃,温度场更加均匀;当入口面积减小为原来的1/2时,内循环率增加至原来的1.95倍,NO_x排放量降低13.7%。     

焦炉加热时过量空气系数对氮氧化物生成量的影响

对某6m焦炉燃烧室单对立火道进行数值计算,计算结果与设计值基本吻合,在此基础上模拟6种不同工况下立火道内的燃烧状况,讨论了过量空气系数对氮氧化物生成的影响。     

6.78m捣固焦炉应用废气回配技术数值模拟研究

对比6.78 m捣固焦炉在焦炉煤气加热情况下,采用废气回配前后立火道内燃烧情况.讨论不同助燃气体流量对于立火道内温度分布和氮氧化物生成量的影响.     

焦炉废气回配技术仿真计算与试验研究

通过数值模拟计算和现场工业试验相结合的方法,研究了废气回配技术对焦炉燃烧室燃烧过程的影响机理,并对比了不同废气回配量下立火道内NO生成情况的变化.废气回配技术可降低助燃气体中02的浓度,降低高温区内NO的绝对生成量.当废气回配量达到40％时,能使废气中NO含量降低70％左右.     

焦炉结焦过程立火道NO_x生成特性研究

以6m燃高炉煤气的焦炉单对立火道为研究对象,采用CFD数值模拟方法对焦炉加热过程中热力型NO_x的生成规律和影响因素进行研究。研究结果表明,过量空气系数对NO_x生成有很大影响,随过量空气系数增加,NO_x浓度呈现先增加后减小的趋势;立火道对外热流密度对NO_x生成也有很大影响,热流密度减小,燃烧最高温度增加,NO_x生成量也增加;对不同的热流密度,过量空气系数对立火道内温度分布和NO_x浓度分布的影响程度不同。     

怎样调节炼焦炉横排温度

横排温度也叫横墙温度,是指燃烧室长向1—28立火道温度的分布情况。横排温度是炼焦炉温度管理的一项重要技术指标。其均匀与否,关系到焦炭质量的好坏,焦炉热工效率的高低,炉体寿命的长短,以及焦炉最大生产能力的发挥。我厂的1~#和2~#焦炉是58—Ⅱ型双联火道,废气循环,煤气下喷复热式焦炉,炭化室平均宽度为450mm,焦侧宽度为475mm,机侧宽度为425mm,锥度为50mm。由于炭化     

煤气燃烧对火焰高度影响的研究

焦炉立火道中煤气的燃烧过程属于扩散燃烧,扩散燃烧有利于焦饼高向加热的均匀性和降低能耗。文中计算了扩散燃烧的火焰高度,对焦炉使用高炉煤气与焦炉煤气加热及废气循环对火焰高度的影响进行了比较。同时还分析了影响火焰高度的因素和解决焦炉高向加热的措施。     

一种焦炉燃烧室废气循环孔结构

正本实用新型涉及一种焦炉燃烧室废气循环孔结构,包括废气循环孔,所述废气循环孔废气流动路径的外侧或两侧为弧形结构。与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:与现有的长方形废气循环孔结构相比,能够更好的发挥废气循环的作用,更有效地降低可燃物的浓度,使可燃物在燃烧室高向燃烧更加均匀,减少燃烧速度,     

焦炉分段加热技术对NO_x生成的影响

采用CFD数值模拟方法对焦炉燃烧室的温度分布及NO_x浓度场进行了研究,分析了不同燃烧介质下分段加热技术的应用效果及不同空气分配比例对NO_x生成的影响。模拟结果表明在采用焦炉煤气加热条件下,空气分段加热技术能有效提高燃烧室高向温度分布均匀性,降低NO_x的生成量。     

玻璃熔窑烟气再循环联合燃尽风燃烧数值模拟

玻璃熔窑在采用高温低氧燃烧(HTAC)技术的条件下使用烟气再循环联合燃尽风燃烧对降低NO_x排放有极其显著的效果。基于数值计算方法建立了烟气再循环联合燃尽风燃烧数学模型,并通过实际运行数据与仿真结果对比验证了该模型的可靠性。研究表明：(1)随着烟气循环率增长,炉膛火焰温度下降,小炉出口NO_x浓度下降;(2)加入燃尽风有利于提升烟气对玻璃液的热通量;(3)本研究条件下烟气再循环联合燃尽风降氮燃烧优化运行参数为：烟气循环率5%,燃尽风率20%;在优化参数下运行时,其对应的NO_x质量流量为0.009 51 kg·s^-1,热通量为41.54 kW·s^-1,与基础工况(循环率0、燃尽风率0)相比,NO_x排放浓度下降60.73%,烟气与玻璃液间热通量增加13%;而与循环率0、燃尽风率20%的工况相比,NO_x浓度下降49.4%,烟气与玻璃液间热通量下降3.7%。为玻璃熔窑NO_x减排提供了理论支持。     

催化裂化再生过程脱硝技术

系统论述了当前主要的脱硝技术、流化催化裂化（FCC）再生工艺及FCC再生过程NO_x产生和转化规律。O₂是影响催化剂脱硝活性的主要因素,从反应器尺度精确控制烧焦再生反应,严格控制过剩氧含量,是提高脱硝效率的一条可行途径。提出了通过再生器内部结构和工艺设计创造出具有氧化区和还原区多层多区的新型再生工艺脱硝思路。从降低NO_x角度考虑,再生温度应不高于700℃,再生烟气中CO浓度不低于4%,O₂浓度至少低于1%。这种新的再生器脱硝是一种经济、高效的脱硝技术,已在中石油大港石化FCC工业装置得到了初步验证,为FCC再生装置和其他化工过程脱硝提供了新思路。     

MINIMISATION OF NOx EMISSION BY FLAME TEMPERATURE CONTROL

Emission control technology has advanced to an extent whereby pollutant levels are now controlled by legislation. Techniques for controlling emissions vary and include improved fuel mixture preparation, multi stage combustion, exhaust gas recirculation, inhibitors such as ammonia and other techniques which reduce the intensity of combustion and hence flame temperature.

This paper examines ways in which ultra low NO_x, emission combustors can be produced by applying technology developed for burning poor quality fuels.     

氧分级对药渣O2/CO2燃烧NOx生成规律与反应机理的影响

在我国目前能源结构中,化石能源尤其是煤炭资源占比很高,造成了极大的环境压力。抗生素发酵药渣为近年来产量迅速升高的固体废弃物,也是一种生物质燃料资源,但目前对药渣的能源化利用研究较少。以CH4等气体来模拟药渣可燃成分,利用Chemkin模拟软件中的PFR反应器构建了药渣在O₂/CO₂气氛下氧气分级燃烧及非分级燃烧模型,对2种情况下NO_x生成特性进行了模拟研究,探求了氧气分级及非分级燃烧时各种因素的影响,并利用生成速率分析法和敏感性分析法对结果进行了反应机理分析。研究结果表明,在氧气非分级条件下,NO_x转化率随燃烧温度升高先升高后降低,在1500℃左右达到峰值;NO_x转化率随过量氧气系数增加而升高,在过量氧气系数由0.9增至1.1时,增幅显著。在氧气分级条件下,主燃区燃烧温度对NO_x转化率的影响较为复杂;NO_x转化率随燃尽风率增加先降低后升高,随燃尽风位置推后降低。氧气分级条件下,还原气氛促进了NO_x中N向其他组分转化,能够明显降低NO_x生成。当燃烧温度低于1500℃,燃尽风率为0.35左右时,NO_x转化率最低。首次对药渣在O₂/CO₂气氛下的燃烧进行了反应动力学模拟研究,探求了各种因素的影响,为实现药渣能源化利用提供了指导。     

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。     

关键运行参数对柴油机SCR系统性能的影响

建立了柴油机选择性催化还原SCR系统的仿真模型,提出了尿素分解效率的概念。研究了排气温度、NH₃存储量、NO₂/NO_x、NH₃/NO_x等关键运行参数对NO_x转化率的影响。研究结果表明,随着排气流速的减小和排气温度的增加,尿素分解效率总体呈升高趋势。进行了不同温度下NO_x转化率的评价试验研究,仿真结果和试验结果吻合良好。随NH₃存储量的增加,NO_x转化率呈上升趋势。随排气温度的升高,NO_x转化率持续上升,当温度超过某一值后趋于稳定。随NO₂/NO_x的增加,NO_x转化率逐渐上升,当NO₂/NO_x超过50%后,NO_x转化率则有所下降;NO_x转化率随NH₃/NO_x的增大而上升,当排气温度较高时,其影响较为明显。     

高含水菌渣流化床燃烧NOx、SO2排放特性

采用流化床反应器，研究了高含水抗生素菌渣直接燃烧的NO_x、SO₂排放特性。结果表明，增加过量空气系数，NO_x排放浓度升高，SO₂排放浓度降低；升高燃烧温度，NO_x及SO₂排放浓度均升高；随着燃料含水率的增加，NO_x及SO₂排放浓度均呈现先降低后升高的趋势。空气分级燃烧能有效降低NO_x排放，二次风率增加，NO_x排放浓度显著降低；当二次风率为3/7时，NO_x排放浓度较传统燃烧降低50%。添加CaCO₃进行炉内脱硫，实验结果显示：随钙硫摩尔比（Ca/S）增加，SO₂排放浓度下降，当Ca/S 3时，SO₂排放浓度降低到25 mg·m^-3以下，脱硫效率超过99%。     

新型双流化床炉内NOx生成特性数值模拟

运用煤燃烧及NO_x生成的详细化学反应机理,通过搭建一维化学反应器网络（1D-CRN）,对一个新型双流化床（DCFB）内燃料型N转化为NO_x的基元化学反应进行了敏感性分析并讨论了反应温度、过量空气系数以及一、二次风配比对燃料型NO_x生成的影响。研究发现,在相同条件下,循环流化床炉膛出口的NO_x排放值为224.48 mg·m^-3,而双流化床炉膛出口的NO_x排放值为97.29 mg·m^-3,双流化床对于燃料型NO_x的减排幅度达到了56.66%。此外,促进NO_x生成的基元反应主要有R398（NH₂+O?HNO+H）、R1-N-1（N-Vol?NH₃+HCN）、R569（NCO+O₂?NO+CO₂）、R17（H+O₂?O+OH）等反应,而抑制NO_x生成的反应包括R411（NH₂+NO?N₂+H₂O）、R412（NH₂+NO?NNH+OH）、R570（NCO+NO?N₂O+CO）、R571（NCO+NO?N₂+CO₂）以及R5（Char+NO?Char+N₂+O₂）和R6（Soot+NO?n Soot+N₂+CO）等反应。这说明反应区域氧气浓度是影响NO_x生成的关键,低氧浓度可抑制燃料N向NO_x转化。另外,NO_x生成值随着反应温度的升高而降低,但随着过量空气系数和一次风所占比例的增大而增加。     

低温燃烧下NH3的氧化特性

NH₃的气相氧化是低温燃烧过程中NO_x（NO和NO₂）与N₂O的重要来源,为了深入认识其反应规律,在管式流动反应器系统中进行了实验研究。重点考察了挥发分中的可燃气（CO、CH₄或H₂）和NO对NH₃氧化及氮氧化物排放的影响规律,并根据化学反应机理对实验结果进行了分析。研究结果表明,低温氧化性气氛下微量的可燃气就能够显著促进NH₃的氧化,并使NO_x和N₂O的生成量大幅度升高。当可燃气体浓度相同时,H₂对NH₃氧化的影响最大,CO的影响最小,CH₄对NH₃氧化的影响略大于CO。随着可燃气体浓度的升高,其对NH₃氧化与氮氧化物生成的影响先逐渐增加,然后趋于稳定。反应初始气体中存在NO时,也会加速NH₃的氧化。     

焦化换向过程烟气脱硝扰动建模与前馈控制

焦化烟气脱硫脱硝一体化装置在炼焦换向过程中存在大量能源浪费,为了解决这一问题,针对焦化独有的换向过程,深入分析此过程中NO_x浓度变化的原因;提出一种利用数据驱动辨识对换向过程入口和出口NO_x浓度的扰动进行建模的方法,基于某焦化厂2座55孔6 m顶装焦炉废气的实测数据进行了验证,并得到入口、出口NO_x浓度损失的关系模型;基于所建NO_x扰动模型,针对不同的NO_x浓度设定值,设计前馈控制系统并分别求取换向过程臭氧的前馈控制率,通过仿真计算得出节省的电耗成本,表明了工作的必要性。