煤粉流态化预热气态组分CO/CO2生成转化特性研究

基于循环流化床预热的燃烧系统是一种新型的清洁燃烧技术,其流态化预热后煤气中CO/CO_2比值对后续燃烧和排放影响较大,研究正确反映CO/CO_2比值的焦炭燃烧模型有助于进一步了解该流态化预热过程。笔者基于燃料流态化预热转化过程,研究典型的预热空气富氧气氛(O_2/N2)、富氧气氛(O_2/CO_2)以及燃料种类变化对预热后气态组分中CO/CO_2生成转化特性的影响,分析现有焦炭燃烧模型与流态化预热过程的匹配程度。试验数据和模型预测对比分析表明,空气富氧气氛下,氧气浓度从21%增至28.2%的过程中,神木半焦流态化预热过程产生的预热气体中CO_2占比减少,CO占比增多,CO/CO_2比值从0.81增至1.45;神木烟煤在该气氛预热时,各参数与神木半焦呈现同样的变化趋势,且随氧气浓度从21.0%增至24.4%,CO/CO_2比值从0.51增至0.76。富氧气氛时神木半焦预热产生的CO与神木烟煤相比产量更高,CO/CO_2比值随氧气浓度增大而增大,但与空气富氧气氛下相比递增幅度较小。神木烟煤预热气体组分CO/CO_2的试验数据与Tognotti提出的焦炭燃烧模型预测值吻合度最高,富氧气氛下试验与预测结果误差在9%以内。     

基于热重-质谱联用的煤粉富氧燃烧动力学及污染物生成特性

富氧燃烧是最具工业化前景的燃烧中碳捕集技术之一,为更深入掌握煤粉富氧燃烧的着火模式和污染物生成特性,本文构建了热重-质谱联用实验系统,以烟煤和无烟煤标准煤样为对象,针对3个不同的氧气体积分数：21%、30%和50%,研究了O₂/Ar和O₂/CO₂气氛下煤粉的富氧燃烧特性。结果表明,O₂/CO₂气氛下煤粉着火温度和燃尽温度均降低,燃烧速率提高,燃烧时间缩短;两种煤粉在O₂/Ar气氛下的燃烧都属于非均相着火,而富氧燃烧都属于均相着火模式;氧气体积分数在30%以上时,无烟煤O₂/CO₂燃烧的表观活化能明显低于O₂/Ar气氛,在相同工况下烟煤的表观活化能均低于无烟煤;O₂/CO₂气氛促进了CO和挥发分NO的逸出,生成温度均低于O₂/Ar气氛,CO会对NO起到还原作用。     

煤粉锅炉富氧燃烧的数值模拟研究

以一台600MW四角切圆煤粉锅炉为研究对象,通过Gambit软件建立炉膛的三维结构及网格生成,在FLUENT软件中选择合理的数学模型,进行了空气气氛和富氧气氛下炉内煤粉燃烧的数值模拟.模拟结果表明:O2/CO2气氛下,由于CO2具有较高的比热容,炉膛内烟气的蓄热能力及着火热增加,炉膛整体温度下降,火焰中心上移.随着氧气浓度的提高,煤粉的燃烧得到强化,炉内温度升高,炉内高温区变大,火焰中心逐渐下移,有利于煤粉的着火和燃烧.     

基于热重-质谱联用的煤粉富氧燃烧动力学及污染物生成特性

富氧燃烧是最具工业化前景的燃烧中碳捕集技术之一,为更深入掌握煤粉富氧燃烧的着火模式和污染物生成特性,本文构建了热重-质谱联用实验系统,以烟煤和无烟煤标准煤样为对象,针对3个不同的氧气体积分数:21%、30%和50%,研究了O_2/Ar和O_2/CO_2气氛下煤粉的富氧燃烧特性。结果表明,O_2/CO_2气氛下煤粉着火温度和燃尽温度均降低,燃烧速率提高,燃烧时间缩短;两种煤粉在O_2/Ar气氛下的燃烧都属于非均相着火,而富氧燃烧都属于均相着火模式;氧气体积分数在30%以上时,无烟煤O_2/CO_2燃烧的表观活化能明显低于O_2/Ar气氛,在相同工况下烟煤的表观活化能均低于无烟煤;O_2/CO_2气氛促进了CO和挥发分NO的逸出,生成温度均低于O_2/Ar气氛,CO会对NO起到还原作用。     

水泥工业煤粉富氧燃烧NO释放特性实验研究

在回转炉实验台架上,分别研究了掺石灰石及掺CaO的情况下,N2/O2、CO2/O2气氛及氧浓度对典型煤种在富氧燃烧条件下燃烧释放NO的影响规律.研究结果表明:CO2/O2气氛下煤粉燃烧NO释放总量较N2/O2气氛下少;CO2/O2气氛下氧浓度的增加对煤粉燃烧NO释放有促进作用;石灰石及CaO对煤粉燃烧NO的生成均具有催化作用,且CaO的催化作用更强.     

O2/CO2气氛下不同煤质NO排放规律及燃烧特性李超

为减少电厂锅炉燃煤燃烧带来的NO等有害气体排放,结合华电节能减排目标与要求,在模拟实际燃煤燃烧环境的情况下,设置燃煤燃烧试验装置,并以无烟煤(SH)和烟煤(DT)作为研究对象,分别探讨上述两种燃煤在不同气氛、不同氧气浓度、不同温度下的NO排放特性,并分析两种燃煤在不同气氛下燃烧的着火温度和燃烧特性指数等。结果表明,在O2/CO2气氛下SH的NO排放浓度要整体小于DT,但SH的整体燃烧特性指数要小于DT,且通过燃煤燃烧特性指数看出,氧气浓度30%～40%燃烧特性最高。同时结果表明,在O2/CO2气氛下燃烧燃煤的着火温度要明显高于O2/N2,说明CO2直接取代N2不利于燃煤的燃烧。     

烧结烟气中成分对焦炭还原NO影响的实验研究

利用烧结烟气循环流化床燃烧的深度净化技术,可低成本、高效地实现烧结烟气中污染物的超低排放。为了探究该技术中循环流化床密相区内焦炭还原NO的机理,以焦作无烟煤所制焦炭为实验对象,利用高温立式管式炉实验台模拟循环流化床密相区,在750℃～950℃温度下,研究烧结烟气中分别加入组分CO,CO₂,O₂时,焦炭还原NO的转化率随时间变化规律。结果表明：在无O₂通入的反应条件下,随着反应温度的提高,焦炭对NO的还原率逐渐增加;CO的加入提升了焦炭对NO的还原率,在反应温度为900℃时,加入体积分数为0.4%的CO可最大提升17%的NO还原率;CO₂的加入则抑制了焦炭对NO的还原率,在反应温度为950℃时,加入体积分数为10%的CO₂使得NO还原率最大降低了21%;O₂的加入明显抑制了焦炭对NO的还原效果,在反应温度为950℃,通入气体中体积分数为13%的O₂时,NO的还原率下降至31%,且明显缩短了焦炭的还原时间。研究结果可为烧结烟气循环流化床燃...     

热重法研究褐煤的富氧燃烧特性

采用热重法(TG)研究了富氧条件下三种褐煤的燃烧特性。富氧气氛采用O2与N2混合气体,氧气体积百分含量分别为21%,30%,40%,80%。根据实验数据确定氧浓度对挥发份初析点、着火点、燃尽点及最大失重速率点的影响。结果表明,富氧气氛可改善褐煤的燃烧特性,使煤粉着火点、燃尽点、最大失重速率点提前,燃烧速度加快。     

O_2/N_2、O_2/CO_2和O_2/CO_2/NO气氛下煤粉燃烧NO_x排放特性

利用滴管炉研究了O2/N2、O2/CO2和O2/CO2/NO气氛下煤燃烧过程中NOx的排放特性。实验结果表明,在O2/N2和O2/CO2气氛下,高温或高O2浓度均使NO排放量增加。O2/CO2气氛下NO排放量比O2/N2气氛下NO排放量低大约30%~40%。在O2/CO2/NO气氛下,温度不同时,O2浓度变化对NO排放量的影响规律不同,对循环NO降解的影响规律也不同。高温不利于循环NO降解。随停留时间的延长NO排放量出现两个峰值。     

煤在富氧流化床燃烧条件下汞的析出及形态分布

目前有关于富氧气氛下流化床燃烧汞的形态转化特性的报道还不是很多,因此本文开展了富氧气氛下煤种对汞形态转化特性的影响的实验研究。采用流化床作为实验设备,选用徐州烟煤和淮北烟煤作为实验燃料,研究了空气气氛下不同温度和不同煤种对汞析出规律的影响,富氧气氛下煤种对汞形态转化规律的影响,并深入分析了相应的汞氧化机理。研究结果表明：在空气气氛下,温度的增加会促进汞的氧化,煤中的含硫量对汞的氧化也有影响;在富氧气氛下,徐州烟煤燃烧产生的气态总汞浓度高于淮北烟煤燃烧产生的气态总汞浓度,徐州烟煤的Hg²⁺（g）的分布率也比淮北烟煤的Hg²⁺（g）的分布率高出16%左右,因为徐州烟煤中高含硫量会影响Hg²⁺（g）的分布率;富氧气氛下徐州烟煤的Hg²⁺的分布率低于空气气氛下的,而淮北烟煤的Hg²⁺（g）分布率则与之相反,这与两种煤中硫含量的不同有关。     

焦炉燃烧室氮氧化物形成的数值模拟

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。     

民用散煤污染治理(Ⅰ)不同炉具燃烧特性的对比试验研究

为了提高市面上炉具的燃烧效率,降低民用煤散烧污染物排放,获取市面上不同燃烧方式民用炉具的燃烧特性,考察了兖矿集团研制的高效改性烟煤型煤在兖矿蓝天解耦燃烧炉具和市面上6种典型的民用炉具中的燃烧特性,包括上火速度、火力强度、烟气温度、热负荷、CO排放浓度等。根据燃烧方式可将炉具分为3类,分别是正烧类炉具、反烧类炉具及解耦燃烧炉具。结果表明,正烧类炉具具有较高的上火速度及火力强度,分别达到8℃/min和2 kW以上,但使用过程中烟囱有大量黑烟冒出,烟气污染物排放浓度高,并且排烟温度较高,平均达到300℃左右,导致炉具热效率低,热负荷难以控制,需频繁加煤,导致炉具燃烧和污染物排放具有极强的周期性;反烧类炉具因其多回程的炉膛结构原因,大部分不具备炊事功能,炉具使用过程基本无烟,减少了PM_(2.5)以及有机挥发分气体的排放,运行过程较为稳定,但由于其贯穿炉膛的送风及燃烧方式,导致料层容易烧穿,冒出大量黑烟。解耦炉具的上火速度与火力强度分别可达到6℃/min及2 kW以上,具有较好的炊事能力,使用过程无烟,且平均烟气温度不超过250℃,热效率高,热负荷易于调节,加煤周期较长,燃烧、供热稳定。同时,解耦炉具通过合理的一、二次风配比,使型煤充分燃烧,CO排放浓度低于普通正烧及反烧类炉具。通过"煤炉匹配"在实现烟煤无烟化燃烧的同时,达到上火快,火力强,好使用的目的。     

焦油裂解过程循环灰催化活性失活及再生研究

以焦油的两种主要组分苯和甲苯为对象，在固定床反应器上实际研究了焦油裂解过程中反应对一种褐煤－贫混煤形成的循环灰的催化活性的影响，以及失活的循环灰在空气中燃烧其活性的变化规律，结果表明，随着积碳量的增加，循环灰的平均孔径和大孔份额减小，裂解反应速度下降，失活后通过在空气中燃烧、循环灰的物理性质基本不变，活性得到完全再生，对气态裂解产物影响很小。循环灰在催化解的时间时，导致煤气中ＣＯ和ＣＯ２含量增加，热值下降。     

O2浓度对污泥燃烧还原性气体产生及还原NO的双重影响

在模拟水泥预分解炉装置上研究污泥燃烧过程中还原性气体的产生及其对NO的还原,并系统研究了O₂浓度（体积分数为0～5%）对还原性气体产生及NO还原的双重影响。TG-FTIR特征分析表明,污泥燃烧产生的还原性气体主要为HCN、NH₃、CO和CH₄。进一步实验研究发现O₂浓度对HCN和NH₃的产生有明显影响,HCN和NH₃在O₂体积分数为3%时产生速率最大。同时,O₂浓度对污泥燃烧还原NO有较大影响。在污泥燃烧温度为900℃,烟气中CO₂体积分数为25%、NO浓度为600mg/m³、SO₂浓度为200mg/m³、O₂体积分数为3%时,NO还原率可达到最大（55.8%）。通过还原性物质（NH₃、CO、CH₄和污泥焦）对NO的还原实验研究进一步发现,NH₃和CO是污泥燃烧过程中NO还原的关键物质,且NH₃对NO的还原随着O₂浓度的增加而增加,而CO对NO的还原受O₂浓度的限制。综合分析表明,O₂浓度对污泥燃烧NO还原的影响主要是由NH₃的产生速率差异、NH₃和CO对NO的还原起主导作用且受O₂浓度影响较大等多种因素综合导致。采用污泥作为还原剂进行NO还原是一种高效的方法,在水泥生产中可通过控制O₂浓度获得较高的NO还原率。     

Packed bed combustion of char particles: experiments and an ash model

This paper presents the results of a series of experiments on the packed bed combustion of coke particles, including temperature and gas concentration profiles in the bed and measurements of particle size, void fraction and sphericity on both fuel and ash. An earlier numerical model is extended to include the effects of ash on the bed void fraction and other properties as well as on heat conduction within the bed and heat and mass transfer between particulate and gas. The model is shown to give good agreement with experimental data. It is demonstrated that the physical properties of ash—particle size, void, and sphericity—can have a considerable influence on other bed processes.     

流化床中燃烧高水高氮酒糟的NO排放特性

采用流化床反应器,研究富水蒸气条件下酒糟燃烧的NO排放特性。结果表明,增加过量空气系数和升高燃烧温度,NO排放浓度升高;对送入燃烧反应器的气体中添加水蒸气模拟高水分燃料燃烧有效地降低了酒糟燃烧的NO排放浓度及总排放量,且在适当条件下可减少NO排放约46%(质量)。酒糟灰分中的金属氧化物对NO的还原有催化作用,且随着温度的升高变强。在含H₂或CO的N₂气氛中,灰分对NO催化还原作用更明显。水蒸气本身对NO没有明显还原作用,说明水蒸气是通过与碳氢化合物反应生成还原性气体,如H₂和CO,从而在酒糟灰催化作用下强化NO的还原。     

CATALYTIC COMBUSTION OF NATURAL GAS IN A FIXED BED REACTOR WITH FLOW REVERSAL

A new application of the fixed bed catalytic reactor with flow reversal for combustion of natural gas is investigated by mathematical modeling and computer simulation. Comparison between the results obtained for this new reactor and those for a classic catalytic fixed bed is made. Inexpensive perovskite type catalysts containing no noble metals were used. It is shown that an appropriate choice of operating parameters (concentration and temperature of input gas mixture, superficial gas velocity, size and shape of catalyst and inert material, volumetric ratio between catalyst and inert material in the bed) allows for a methane combustion at must lower temperatures in the reactor with flow reversal than in a classic catalytic reactor. Under such a low temperature combustion, no nitrogen oxides are produced.     

小粒焦制气工艺的探索与总结

详细介绍了利用从焦末中经筛分得到的粒度在5～12 mm的小粒焦作为造气炉气化原料的试验情况。使用小粒焦制气后,所产气体中CO2体积分数上升1.9%～3.2%,有效气体(CO+H2)下降4.8%～7.7%,所产气体的成分能满足后工序的生产需要。试验结果表明:小粒焦试烧工艺可行,对合成氨生产的节能降耗效果显著。     

The use of denitrifying bacteria for the removal of nitrogen oxides from combustion gases

The potential for using denitrifying bacteria to remove nitrogen oxides from combustion gas streams was investigated. Nitrous oxide was chosen as a model compound and a number of different bacteria were screened for their ability to reduce it to nitrogen. Two strains, Pseudomonas denitrificans ATCC 13867 and Paracoccus denitrificans ATCC 17741, exhibited significantly higher reduction rates than did other bacteria. Maximum reduction occurred at 6gl⁻¹ glucose and 35 °C with Pseudomonas denitrificans, and at 6 g l⁻¹ glucose and 30 °C with Paracoccus denitrificans. The rate of reduction by Pseudomonas denitrificans varied with concentration and was a maximum of ˜0.017 mM h⁻¹ (mg dry biomass)⁻¹ at an initial N₂O concentration of 0.9 mM. Paracoccus denitrificans attained a maximum removal rate of 0.015 mM h⁻¹ (mg dry biomass)⁻¹ at an initial N₂O concentration of 1.6 mM. It was concluded that it may be possible to develop a commercial bioprocess to remove nitrous oxide from combustion gas using either species. However, the ability of these organisms to remove nitrogen oxides in larger-scale systems needs to be assessed.     

焦炉煤气化学链置换燃烧模拟研究

以焦炉煤气(COG,coke oven gas)为燃料,研究了CaSO4载氧体在燃料反应器(FR,fuel reactor)内的还原性,从原子层面对反应路径进行了探讨分析。当反应温度较低时(100~300℃),主要发生CO-H2甲烷化反应和CH4-CaSO4热化学硫酸盐还原反应,CaCO3与H2S是该温度范围内的主要产物。当反应温度较高时(400~1000℃),CaSO4与CO、H2和CH4之间的还原反应占据了主导地位,CaS、H2O和CO2是该温度范围内的主要产物。当反应温度进一步升高时(1000~1400℃),CaSO4与CaS发生固固反应生成大量的副产物SO2和CaO。温度和压力对产物中硫化物的分布有很大影响,在反应温度为1000℃,压力为0.1 MPa时,焦炉煤气的燃烧反应进行的很充分,但是反应在加压条件下进行时,CaSO4、CaS和H2S含量会有明显的下降,而SO2含量有一定程度的增加。