煤粉炉内燃烧过程还原区强化脱硝试验研究

提出一种新型脱硝技术——多级强化还原煤粉燃烧技术,并在东方锅炉股份有限公司一台可实现煤粉自持燃烧的50 kW下行燃烧试验炉上开展了该技术的脱硝试验研究。采用再循环烟气携带还原抑制剂(尿素溶液或氨气)喷入强化还原区的方式进行强化脱硝。在空气分级的基础上,对两级燃尽风位置、还原抑制剂喷入位置、还原抑制剂的载气种类、还原抑制剂与烟气混合程度和氨氮比等影响脱硝效率的因素进行了研究。结果表明:在第一级燃尽风之前的还原区喷入尿素溶液,氨氮比为2时,脱硝效率可达20%左右;当在两级燃尽风之间的强化还原区喷入尿素溶液,氨氮比为2时,脱硝效率可达70%左右;氨气作为还原抑制剂时,随着氨氮比的增大,脱硝效率逐渐提高,当氨氮比在1.2～1.6时,脱硝效率稳定在70%左右,当氨氮比为2.5以上时脱硝效率达到80%以上。     

高速燃尽风射流对NOx与CO协同控制的模拟研究

针对某75 t/h四角切圆煤粉电站锅炉采用深度空气分级脱硝后带来的CO浓度提升问题,提出了高风速燃尽风射流对NO_x与CO协同控制的方法。使用计算流体力学(CFD)数值模拟方法,研究了该技术的工作原理以及对火焰燃烧特性的影响。研究结果表明:(1)对传统空气分级,燃尽风风率从20%增加到40%时,锅炉出口NO_x质量浓度从450 mg/m~3降低到263 mg/m~3,同时折烟角处CO质量浓度从15.5 mg/m~3增加到428.3 mg/m~3;(2)采用高速燃尽风,燃尽风风率为40%,风速提高至82 m/s,可以保证NO_x与CO同时有效控制;(3)高风速对CO燃尽的原因,归因于在炉内形成一个大回流区,此处有氧浓度高、停留时间长、湍流强度高等特点,这些都促进了CO燃尽,模拟也表明高风速燃尽风喷射不影响炉内煤粉燃烧过程。该新工艺的提出与数值模拟研究,对深度空气分级脱硝与CO同时控制的工业应用有一定理论指导意义。     

粒径对贫煤空气分级NOx排放特性影响的试验研究

采用煤粉燃烧自维持一维试验炉进行了不同煤粉粒径贫煤的单级和多级空气分级燃烧试验,研究了煤粉粒径对煤粉空气分级燃烧NOx排放的影响,探索适用于贫煤空气分级燃烧的煤粉粒径参数和分级级数,以实现较低的NOx排放.结果 表明:粒径影响炉内煤粉颗粒燃烧过程和NOx生成特性,细煤粉颗粒的燃烧速率更快,在炉内易形成还原性气氛,有利于抑制NOx生成和促进已生成的NOx的均相异相还原反应;在深度空气分级燃烧条件下,粒径减小对于降低NOx排放的作用更加显著;采用多级空气分级燃烧能够进一步降低NOx排放量.建议在实际燃用贫煤的锅炉中,采用两级空气分级燃烧和平均粒径为22.78 μm的细煤粉相结合的燃烧技术方案,此时NOx质量浓度可减少27.9％.     

燃尽风喷口位置对NOx排放的影响

针对一台采用旋流式燃烧器的煤粉炉NOx排放质量浓度较高的问题,采用空气分级燃烧方式以降低NOx排放量,基于CFD软件平台,在额定负荷下,分别对3种不同燃尽风喷口位置的改造方案进行了炉内燃烧及污染物生成的数值模拟,并通过综合比较炉内各参数的变化确定了最佳燃尽风喷口位置．结果表明：燃尽风喷口位置的上移降低了主燃区氧气的体积分数,同时使炉膛内的最高温度降低了23～29K．燃尽风喷口位置对NO,的还原效果、出口烟气温度以及煤粉焦炭转化率的影响较大．当燃尽风喷口位置升高时,NOx质量浓度降低,炉膛出口烟气温度升高,煤粉焦炭转化率下降．经综合比较炉膛出口烟气温度、NOx质量浓度以及煤粉焦炭转化率得出,距最上层燃烧器7．7m处为最佳燃尽风喷口位置．     

空气深度分级燃烧NOx排放特性的CHEMKIN模拟研究

利用两段PFR反应器构建模型在CHEMKIN中模拟,研究空气深度分级燃烧中各个影响因素,使用生成速率分析和敏感性分析,探求燃料N向NO_x的转化路径及原因.模拟结果表明,主燃区α对NO_x转化率影响较大,高温强还原氛围能明显降低NO_x排放;改变燃烧温度降低NO_x排放,应当考虑主燃区,而非燃尽区;当主燃区温度小于1 500℃,燃尽风比率为35%左右时,NO_x排放最低;富燃条件下O_2/CO_2燃烧增大了OH/H,促进NO_x生成;燃尽风位置向后移会降低NO_x转化率,改变燃尽风氧浓度NO_x转化率几乎不变.本文不仅扩大了前人对空气分级燃烧的研究范围,而且对于前人没有研究的影响因素给出了结果,并且进行了化学反应动力学分析,对实际锅炉运行过程中减少NO_x排放具有指导意义.     

空气深度分级对低挥发分煤燃烧过程影响的研究

通过数值模拟研究了在一维燃烧炉上燃用低挥发分煤的条件下,空气深度分级和煤粉细度变化对煤粉燃尽过程和NO_x排放的影响,得到了沿炉膛轴线方向上的温度、氧浓度和NO_x的分布,表明空气深度分级后燃烧后期的氧量增加,炉膛温度水平提高,而煤粉细度的提高使得上述效果更加明显,因而燃烧效率提高和NO_x排放降低,并通过实际燃烧试验验证了数值模拟结果.研究结果表明,对燃用低挥发分煤,采用空气深度分级技术和提高煤粉细度的措施,可以同时取得高效低NO_x排放的效果.     

130 t/h四角切圆煤粉炉低氮燃烧改造的试验研究及数值模拟分析

运用试验研究及数值模拟方法,分析了130 t/h四角切圆煤粉炉进行低氮燃烧改造后,空气分级对炉内火焰特性、NO_x排放和灰渣结焦的影响。研究表明:分离燃尽风(SOFA)比率为24. 8%时,燃烧器区域的平均燃烧温度下降120℃,SOFA风上部的烟气温度上升80℃;改造后锅炉NO_x排放量下降了36. 4%; CFD数值模拟与NO_x实测排放的相对误差在±5%以内,证明了数值模拟的可靠性;随着SOFA比率的增大,燃烧器上部火焰切圆直径增大,较高温度下灰中结焦液体含量增多,反映了炉内SOFA风上部炉壁更易结焦,这与实际情况相符。     

600 MW切圆锅炉LNCFS系统低NO_x燃烧特性数值研究

通过数值模拟研究了不同燃尽风配风方式对600 MW四角切圆锅炉炉内流动、燃烧以及NO_x生成的影响。结果表明,采用LNCFS深度空气分级低NO_x燃烧系统,NO_x排放量可控制在400 mg/m~3(6%O_2)以下,较好地抑制了燃烧过程中NO_x的生成。深度空气分级燃烧方式主要通过抑制主燃区内挥发分NO_x的生成来控制最终的NO_x排放,但对焦炭燃尽后期NO_x生成影响较小。伴随剩余煤粉的燃尽,NO_x生成量又有所反弹,影响了炉膛出口最终的NO_x排放量。     

空气分级与偏转二次风联用对炉膛燃烧特性的影响

运用CFD软件对某210 MW煤粉锅炉的燃烧过程进行三维数值模拟,采用空气分级燃烧技术,研究不同空气分级深度及偏转二次风对锅炉的燃烧情况及NOx排放的影响,同时引入"敏感性指数",分析了不同空气分级深度下联用偏转二次风前后对锅炉运行的影响程度。结果表明:单独采用空气分级和偏转二次风均能降低NOx排放,二者联用时空气分级起主导作用,NOx排放降低25%~28%;在不同空气分级深度下联用偏二次风措施对炉内燃烧前后影响程度不同,温度场与组分场出现较为相同的影响规律,在一定燃尽风率区间,存在对应(温度、组分)敏感性系数最大的燃尽风率,敏感性指数随燃尽风率的增加呈先增加后减小的变化趋势,即影响程度先增强后减弱;联用偏转二次风改善炉内结渣和高温腐蚀的效果随燃尽风率先增强后减弱,燃尽风率在18%~25%时效果较好,但导致飞灰含碳率显著增加。     

燃煤锅炉采用深度空气分级技术的数值模拟研究

针对75 t/h燃煤四角切向燃烧电站锅炉,为了提高NO_x减排效果,采用数值模拟方法,研究了深度空气分级技术的影响。模拟结果表明：20%燃尽风率下,使用一层燃尽风喷口,会提高射流刚性,新风气流更多分布在靠墙位置,有利于焦炭与CO的燃尽,以及NO_x减排;随着燃尽风量比例提升,锅炉出口(折焰角)的烟气温度提升约50℃,且CO未燃尽量略增加,这些影响在允许范围内;40%燃尽风率工况是NO_x控制的最佳工况,NO_x从原先的448 mg/m³降低到259 mg/m³,这与火焰被拉长、整体火焰温度均匀、还原区范围加大等有关。研究为深度空气分级技术的特点与应用提供了一定的理论支持。