低氮燃烧器的NOx排放性能及运行优化

为降低锅炉氮氧化物（NO_x）排放浓度,综合利用烟气内外循环、旋流燃烧、稳焰技术等原理,本文设计出一种适合燃气锅炉的扩散式低氮燃烧器。在2.8MW燃气锅炉上进行了工业试验,同时展开了数值计算。通过工业试验及数值计算表明：燃料消耗量、过量空气系数和烟气外循环率都影响着NO_x的排放浓度,但三者影响程度不同。随着锅炉燃料消耗量的增加,NO_x排放浓度增加;随着过量空气系数的增加,NO_x排放浓度先增加而后降低;随着烟气外循环率的增加,NO_x排放浓度降低。针对本燃烧器,当烟气外循环率控制在28%～40%范围内,过量空气系数只需满足燃气充分燃烧,NO_x排放浓度都会低于30mg/m³;当烟气外循环率超过40%易出现燃烧不稳定现象,低于28%时,NO_x排放浓度会高于30mg/m³,不能满足排放要求。     

富氧富水蒸气条件下燃烧高氮燃料的NOx排放特性

在富氧富水蒸气条件下，研究了富含氮的燃料白酒糟在流化床中燃烧时NO_x的排放特性。结果表明，在过量空气系数1.2条件下，水蒸气和O₂对NO_x的生成相互影响。当O₂浓度低于约35%时，向燃烧气中加入水蒸气能抑制NO_x生成，使烟气中NO_x的排放浓度和燃料N转化为NO_x的转化率降低；而当氧气浓度高于约35%时，加入水蒸气促进了NO_x生成，表明提高氧气浓度使得氧化作用起到主导地位。NO_x生成量随温度的升高先增加后减少，在较高氧气浓度下，NO_x生成量随温度升高而降低的转折点发生在较低的温度；燃烧气氛中添加水蒸气延迟了转折点的发生，使转折点发生在较高温度。     

中试平台SCR低温催化剂测试与氨逃逸分布特征

目前燃煤机组低负荷运行的情况越来越多,研究机组低负荷运行时NO_x控制技术可有效降低燃煤机组的NO_x排放浓度。本文利用已建成的20000m³/h的实际燃煤烟气的污染物脱除试验平台,安装低温段脱硝催化剂整体模块,测试该催化剂的性能指标,现场取样并重点分析氨逃逸和转化率指标,得出实际烟气条件下氨逃逸分布特征。结果表明：该低温脱硝催化剂的低温段在290~250℃范围内,脱硝效率可达到80%,脱硝出口NO_x可控制在50mg/m³（标准）以内,甚至20mg/m³以内,氨逃逸最高为1.68mg/m³,小于标准要求值2.28mg/m³,SO₂/SO₃转化率最高为0.73%,小于标准要求值1%,满足运行要求。文中进一步研究了氨逃逸浓度沿程分布情况,经测试表明,290℃时沿程氨逃逸浓度不断降低,除尘器前降低32.2%,除尘器后降低65.5%。     

糠醛渣热解特性及热解挥发产物对其燃烧烟气原位控氮作用

通常,具有高含氮资源禀赋生物质在能源化利用过程中需控制NO_x排放。解耦燃烧是可适用于高含水、高含氮燃料的低NO_x燃烧技术,其对NO_x生成的抑制效果优于其他燃烧技术。为揭示解耦燃烧中热解挥发产物的原位控氮潜力、发展双流化床解耦燃烧技术,以糠醛渣为原料,借助固定床装置和双流化床装置,分别开展其热解特性和双流化床解耦燃烧近实际工况模拟研究。具体地,首先在固定床反应器中考察糠醛渣在不同温度下的热解产物分布,继而借助双流化床反应器考察了热解在线挥发产物对热解半焦同步燃烧烟气中NO_x的还原效果。结果表明：在500~700℃热解温度区间内,随温度的升高,半焦产率逐渐减少,从45.2%下降到39.8%;气体产率呈明显上升趋势,从12.4%上升到22.5%,CO、CH₄、H₂等还原性组分产率增加显著;焦油产率略有降低,从15.9%降低到12.9%;水分产率变化不大。双流化床解耦燃烧实验中,糠醛渣热解挥发产物对热解半焦同步燃烧所产烟气控氮效果良好,热解挥发产物对半焦燃烧烟气NO_x减排效果主要受热解温度、二次风占比影响,总过量空气系数ER=1.3,热解温度600℃、二次风过量空气系数ER₂=0.5时,糠醛渣热解挥发产物对相同热解条件下生成的半焦燃烧（900℃,过量空气系数ER₁=0.8）所产烟气原位控氮效果达到最优,NO_x减排率为54.80%。这表明,可通过控制热解挥发分产物产率、氧化程度,充分发挥挥发分的NO_x还原能力,从而明显改善解耦燃烧原位控氮效果。     

330MW锅炉配风方式对NOx排放浓度和锅炉经济性的影响分析

针对某电厂330MW锅炉进行了配风方式及总风量的研究,分析了配风方式及总风量的变化对NO_x排放浓度和锅炉经济性的影响。结果表明：在机组负荷一定的条件下,改变配风方式,当机组负荷为250MW时,工况T2与工况T1的锅炉效率相差不多,NO_x排放浓度下降了40mg/m³;当机组负荷为300MW时,工况T4比工况T3的锅炉效率高了0.28%,NO_x排放浓度下降了20mg/m³。在机组负荷及其他运行参数基本不变的条件下,改变总风量,当机组负荷为300MW时,工况T6比工况T5的锅炉效率高了0.19%,NO_x排放浓度下降了40mg/m³;当机组负荷为250MW时,工况T9比工况T7的锅炉效率高了0.16%,NO_x排放浓度升高了40mg/m³。当机组负荷为190MW时,工况T12比工况T10的锅炉效率高了0.24%,NO_x排放浓度下降了60mg/m³。     

V2O5-MoO3/Tio2催化滤袋的制备及中试应用

为解决现有Mn基催化滤袋SO₂中毒的问题,制备了基于V₂O₅-MoO₃/TiO₂的催化滤袋,用于在180~260℃范围内同时去除NO_x和粉尘。实验结果表明,双层滤袋在气体过滤面速度为0.2 m/min时具有良好的脱硝活性和抗硫抗水性能。在纯氧玻璃窑炉中试中采用制备的双层催化滤袋进行了试验,烟气量为2000~3000 m³/h、SO₂浓度在20~30 mg/m³范围内、水蒸气含量10%（体积分数）、NO_x浓度为400~550 mg/m³,在170~210℃范围内NO_x转化率可达到88.14%~95.06%,验证了催化滤袋的脱硝性能;连续运行1500 h后,活性出现5%左右的微弱衰减;在高硫烟气条件下（300~500 mg/m³）连续运行100 h发现催化滤袋失活,SEM-EDS和XPS表征证明催化剂失活是由于硫铵类物质在滤袋纤维表面沉积,部分活性位点被覆盖所致。     

SNCR脱硝技术在液态排渣煤粉工业锅炉中的应用

为了检验选择性非催化还原（SNCR）脱硝技术在高效低NO_x液态排渣煤粉工业锅炉中的应用效果,本文在一台8.4MW有机热载体锅炉炉膛内开展了SNCR脱硝技术工业化试验研究。选用尿素作为还原剂,搭建了工业化SNCR脱硝试验平台。在10%、15%、20%三种浓度尿素溶液下进行了不同尿素溶液喷射量、不同氧含量、不同锅炉负荷下的SNCR脱硝试验研究。试验结果表明,提出的“低NO_x燃烧+SNCR脱硝”耦合技术方案是可行的,SNCR脱硝效率在80%以上,完全能够达到烟气中NO_x低于50mg/m³的超低排放要求。     

面向烟气NOx净化与回收的新型吸附工艺

合理高效的吸附工艺是决定吸附法净化和回收烟气中NO_x工业可行性的关键工艺环节。提出一种通过外部补充气体实现固定床循环体空间内多次循环解吸NO_x的新型吸附工艺（GVTSA）。基于该工艺,采用Na-ZSM-5分子筛作为吸附剂,以某钢厂烧结机脱硫后烟气为原料（组分）进行了NO_x吸附回收实验研究。结果表明,GVTSA工艺相较传统吸附工艺（TSA工艺、VSA工艺）可获取更高的NO_x回收量,在优选条件下（220℃,-50 kPa）,NO_x回收率达到90%,解吸气中NO₂浓度由原料气的36 mg·m^-3提升到2%以上,NO_x循环吸附量可达0.10 mmol·g^-1,16次吸脱附循环稳定。研究结果可为烟气NO_x治理与资源化工业应用提供参考。     

多元耦合低氮燃烧技术在蒸汽锅炉中的应用

采用低氮燃烧器、烟气外循环、分级分区燃烧多元耦合低氮燃烧技术,将两台75 t/h蒸汽锅炉进行技术改造措施。改造后烟气中NO_x浓度由改造前的104.2 mg/m³降至40.6 mg/m³,烟尘浓度由改造前的5.6 mg/m³降至4.1 mg/m³,SO₂浓度为9.6 mg/m³,年均减少NO_x排放50.9 t/a,年均减少颗粒物排放0.7 t/a,烟气中SO₂、NO_x及颗粒物含量均满足《锅炉大气污染物排放标准》(DB61/1226—2018)排放浓度限值。     

15000m3/h耐火材料厂焙烧窑炉烟气低温脱硝工程实验

耐火材料是一种必要的工业炉衬基础材料,经过高温煅烧制得,空气中的N₂高温氧化形成NO_x,且窑炉烟气中NO_x浓度根据生产工段的变化而波动。目前国内在耐火材料焙烧窑炉烟气NO_x脱除方面的工艺少有报道。为解决这一问题,本文首次提出将选择性催化还原（SCR）法运用到耐火材料焙烧窑炉烟气脱硝工程实验中,根据特定工况烟气参数,通过调整反应参数得到了最佳工艺条件。系统地考察了烟气温度、氨氮比和空速对脱硝效率的影响。研究结果表明,当烟气温度为165°C、氨氮比为1.3、空速为2000h^-1时,脱硝效果最佳,脱硝率可达到90%。对于耐火材料焙烧窑炉烟气脱硝治理推广具有较好的前瞻性。     

基于Aspen Plus水泥窑炉NOx生成仿真与减排优化研究

针对水泥窑炉生产过程中分解炉和回转窑NOx产生的全过程,采用Aspen Plus软件建立系统仿真模型,并通过现场试验数据对模型进行可靠性验证;采用模型模拟研究分解炉中温度和燃烧气氛对NOx的影响规律.结果表明:分解炉中温度从804℃变化到1050℃,NOx浓度从242 mg/m3变化到800 mg/m3,分解炉温度超过...     

Development of a catalytically assisted combustor for a gas turbine

A catalytically assisted low NO_x combustor has been developed which has the advantage of catalyst durability. This combustor is composed of a burner section and a premixed combustion section behind the burner section. The burner system consists of six catalytic combustor segments and six premixing nozzles, which are arranged alternately and in parallel. Fuel flow rate for the catalysts and the premixing nozzles are controlled independently. The catalytic combustion temperature is maintained under 1000°C, additional premixed gas is injected from the premixing nozzles into the catalytic combustion gas, and lean premixed combustion at 1300°C is carried out in the premixed combustion section. This system was designed to avoid catalytic deactivation at high temperature and thermal or mechanical shock fracture of the honeycomb monolith. In order to maintain the catalyst temperature under 1000°C, the combustion characteristics of catalysts at high pressure were investigated using a bench scale reactor and an improved catalyst was selected for the combustor test. A combustor for a 20 MW class multi-can type gas turbine was designed and tested under high pressure conditions using LNG fuel. Measurements of NO_x, CO and unburned hydrocarbon were made and other measurements were made to evaluate combustor performance under various combustion temperatures and pressures. As a result of the tests, it was proved that NO_x emission was lower than 10 ppm converted at 16% O₂, combustion efficiency was almost 100% at 1300°C of combustor outlet temperature and 13.5 ata of combustor inlet pressure.     

Ce-MnOx低温净化氮氧化物和一氧化碳的催化性能研究

为协助工业界实现碳达峰与碳中和的目标,聚焦于低温烟气中氮氧化物（NO_x）和一氧化碳（CO）的协同脱除,以铈（Ce）和锰（Mn）的无机盐为前驱体,采用共沉淀法、机械球磨法、溶液燃烧法和溶胶-凝胶法制备了Ce元素改性的Mn基氨选择性催化还原（NH₃-SCR）/一氧化碳（CO）氧化双效纳米催化剂。使用固定床-在线质谱/色谱测试系统对催化剂性能进行了评价,并利用X射线衍射、氮气-物理吸附等表征手段对Ce-MnO_x纳米催化剂进行了表征分析。结果表明,反向共沉淀法制备的催化剂具有最优的NO_x和CO协同脱除性能,在100 000 mL/（g·h）的高空速条件下,140 ℃以上能够实现CO净化率超过85%,100 ℃以上能够脱除气体中80%以上的NO_x,且运行20 h后仅出现微弱的性能衰减。其活性组分为具有高比表面积（100 m²/g以上）的CeMnO_x,因此能够吸附更多气体进行反应,表现出优异的催化性能。