O_2/CO_2与O_2/N_2气氛下煤粉燃烧NO排放特性试验研究

针对电厂混煤掺烧实际情况,在沉降炉上,对单煤及其混煤燃烧NO排放特性进行研究,分析过量空气系数a、CO_2质量浓度、燃料比FC/V以及温度对NO排放特性的影响。结果表明:随着a由0.8增至1.4,实验所选煤种NO的排放质量浓度均逐渐升高,CO的排放质量浓度均逐渐降低,且烟气中CO的质量浓度越高,NO的排放质量浓度就越低,煤粉混烧可以改善污染物排放特性;O_2/CO_2下,NO排放质量浓度低于O_2/N_2下NO排放质量浓度,其降低量约为30%~40%;随着CO_2质量浓度由20%增至50%,实验所选煤种NO排放质量浓度均逐渐降低,CO的排放质量浓度均逐渐升高,其变化幅度均不大;随着温度的升高,O_2/CO_2、O_2/N_2下NO排放质量浓度均增高,相同温度、煤种下,O_2/N_2下NO排放质量浓度高于O_2/CO_2下NO排放质量浓度,不同气氛、不同升温段,NO排放质量浓度曲线斜率变化不同;在低、高温下,随FC/V的增大,NO排放质量浓度变化趋势不同;高温下,燃料含氮量越高,则NO排放质量浓度也越高,但转化率下降。     

O_2/CO_2气氛下煤粉燃烧SO_2排放特性

为研究O_2/CO_2气氛下煤粉燃烧SO_2排放特性,在沉降炉上通过模拟电厂混煤掺烧的实际工况,分析了过量空气系数α、CO_2体积分数、炉膛温度以及燃料比对单煤及混煤燃烧时SO_2排放特性的影响。结果显示:(1)α由0.8增至1.4,所选煤种SO_2的排放质量浓度(以下简称"排放浓度")越大,CO的排放浓度越小;(2)O_2/CO_2气氛下SO_2排放浓度低于O_2/N2气氛下SO_2排放浓度,降低量约为10%;(3)随着反应气氛里CO_2体积分数由20%增加至50%,所选煤种SO_2排放浓度均逐渐降低,CO的排放浓度均逐渐升高;(4)随着炉膛温度的升高,O_2/CO_2、O_2/N2气氛下SO_2排放浓度均增大,不同气氛、不同升温段时SO_2排放浓度曲线斜率变化不同;(5)燃料比越小,煤粉燃烧越好,燃料中S向SO_2的转化率越高,而高温富氧下,燃料含S量越高,SO_2排放量也越高,但S向SO_2的转化率下降。     

四角切圆锅炉在O_2/CO_2气氛下燃烧特性数值模拟

利用Fluent软件对330 MW机组四角切圆煤粉锅炉常规燃烧和富氧燃烧进行了数值模拟研究,对比分析了不同工况下炉膛中心温度、辐射力、O_2分布、CO浓度、NO_x浓度之间的差异。结果表明:在富氧燃烧时,当O_2体积分数为21%时,炉内的燃烧温度总体要低于常规空气气氛下的燃烧温度,即辐射力低于常规空气气氛,燃烧排放的CO_2浓度远远高于常规燃烧,NO_x生成量较常规燃烧也有一定程度降低;在富氧条件下,随着φ(O_2)/φ(CO_2)增加,炉内煤粉燃烧得到强化,燃烧速度加快,中心温度提高,辐射强度增大,NO_x生成量增多,烟气中CO_2浓度就越大,越易于收集利用。     

流化床燃烧中N2O生成影响因素的研究

在一个实验室规模流化庆反应器上进行了三种煤的燃烧试验,以估计在流化床燃烧过程中燃料成分和主要运行参数对N_2O和NO生成的影响。试验结果证实,在923K至1273K温度下N_2O排放量很高(30～200μL/L)。决定燃料氮生成N_2O的主要参数是燃烧温度、煤种和过量氧。降低温度导致N_2O生成量增加而同时NO生成量减少,烟煤N_2O产量要比贫煤高一些。空气燃料比影响N_2O产量,特别在接近理想配比燃烧工况时,N_2O排放减少。燃料粒径对N_2O的产生在低温下有一定影响,在高温下影响不大、加入石灰石脱硫使N_2O排放减少。     

O_2/CO_2气氛下煤/生物质混燃特性实验研究

采用热重分析仪分别研究了不同煤种(烟煤、贫煤、无烟煤)与生物质(稻壳)的混燃特性,分析了燃烧气氛(O_2/CO_2、O_2/N_2)、生物质掺混比例、氧体积分数对煤与生物质混燃的着火温度、燃尽温度和综合燃烧特性以及动力学特性的影响。结果表明:1)在O_2/CO_2与O_2/N_2气氛下,煤与生物质混燃的失重变化趋势相似;但在O_2/CO_2气氛下,煤与生物质混燃的失重速率和固定碳燃烧反应活化能均低于O_2/N_2气氛,综合燃烧特性较O_2/N_2气氛差;2)掺混生物质可以改善单煤的燃烧特性,相比于单煤,煤与生物质混燃的着火温度和燃尽温度降低,煤粉的燃烧特性有所改善;3)随着生物质掺混比例的增加,煤与生物质混燃特性进一步得到改善;4)氧体积分数提高,煤与生物质的混燃速率增大,其着火和燃尽温度降低,综合燃烧特性改善,但在煤的固定碳燃烧阶段,燃烧反应活化能和指前因子增大;5)在煤的固定碳最大燃烧速率对应温度附近,混合燃料反应活化能小于单煤燃烧反应活化能,随着生物质掺混比例的增加,混合燃料反应活化能进一步减小。     

半焦循环流化床高氧气浓度燃烧气体污染物排放特性试验研究

在1MW循环流化床富氧燃烧中试装置上,以煤热解后的半焦为燃料,进行了空气燃烧和高氧气浓度(50%O_2)/再循环烟气(recycle flue gas,RFG)燃烧试验,考察了在炉膛平均温度为900℃时不同燃烧气氛对热解半焦燃烧特性和排放特性的影响。试验结果表明:半焦可在高氧气浓度O_2/RFG气氛下稳定燃烧,并且从空气燃烧向高氧气浓度O_2/RFG燃烧切换时,中试装置运行平稳。与空气燃烧工况相比,50%O_2/RFG燃烧工况下,工况稳定运行期间尾部CO_2干基浓度平均值可达到90%以上;半焦的燃烧特性得到了改善,CO排放和飞灰含碳量降低,燃烧效率升高;NO排放约为空气下的1/2,再循环NO被还原是减少的主要原因,但N_2O排放略高,与NO排放量级相同;无脱硫情况下,半焦灰自脱硫效率降低,从而导致SO_2排放较高,约是空气的2倍。     

富氧气氛下循环流化床中生物质与煤矸石燃烧污染物排放研究

为研究富氧气氛下生物质与煤矸石混合试样在循环流化床中燃烧污染物排放特性,利用36 kW/h循环流化床试验台,分别在空气、21%O_2/CO_2、30%O_2/CO_2和40%O_2/CO_2气氛下进行生物质与煤矸石的混合燃烧试验,考察燃烧气氛和生物质含量对污染物排放和炉内温度的影响。结果显示:21%O_2/CO_2气氛下较空气气氛下烟气中的NO和SO_2排放量更低、CO排放量更高,相同高度下炉膛温度更低;在O_2/CO_2气氛下,随着氧气浓度的提高,烟气中NO和SO_2排放量逐渐升高,相同高度下炉膛温度逐渐升高;在相同气氛下,随着生物质含量的增加,CO排放量逐渐升高,SO_2排放量逐渐降低,炉膛中下部温度逐渐升高、中上部温度逐渐降低。     

低氧体积分数下煤粉的NO排放及燃烧特性

为了掌握固定床中煤粉低氧体积分数反应的燃烧特性和NO排放特性,利用固定床反应器研究了燃烧气氛、管式炉温度、氧体积分数、气体流量的变化对煤粉NO排放和燃烧特性的影响。结果表明:与O_2/N2和O_2/Ar气氛相比,O_2/CO_2气氛下的NO排放峰值的体积分数减半,反应时间延长,最高燃烧温度降低;升高温度对NO释放和降低反应时间有促进作用,当温度升高至1 300K时,NO排放量达到峰值,随后进一步升温,NO的还原速率大于生成速率,NO排放量反而降低;当氧体积分数低于10%时,N的氧化反应被抑制,NO排放量保持较低水平,当氧体积分数从10%升至21%时,CO/NO/焦炭还原反应受到抑制,NO排放量快速增长;随着气体流量增加,煤粉颗粒附近的氧体积分数升高,加速了N的氧化反应速率,N的转化率呈单调递增趋势。     

O2/CO2与空气对燃煤汞形态分布的影响

为研究O2/CO2和空气燃烧方式对汞形态分布影响的差异,借助管式试验炉,对空气和O2/CO2 2种气氛下对4个煤种分别在600、800、1 000 ℃下进行了堆燃。燃烧过程中烟气的汞排放,采用Ontario Hydro方法进行吸收测试,比较了O2/CO2和空气气氛下的汞形态分布特点。试验结果表明,在相同温度下,与空气燃煤相比,煤粉在O2/CO2气氛下燃烧单质汞含量升高,二价汞含量降低。随着反应温度的升高,这两种气氛下单质汞的含量均逐渐降低,而二价汞的含量逐渐升高。同时在相同温度和反应气氛下,不同煤种汞形态分布不同,含硫量高的煤燃烧烟气中二价汞的含量比低硫量的煤高,而单质汞的含量比含硫量低的煤要低。而煤粉充分燃烧时,温度和煤种对于4种燃烧气氛下灰分中残留汞元素含量产生较小影响。     

高温管式炉煤粉燃烧NO排放规律研究

利用自制等温实验台炉模拟炉膛高温环境,研究了高温度1150～1550℃下煤粉燃烧特性,并同步测量了NO的生成量。结果表明：高温环境下煤粉燃烧可分为两个阶段,即挥发分和焦炭燃烧阶段。高温段显示提高温度可以较好地改善燃烧特性,同时温度由1150℃增加到1250℃时,燃烧失重速率增加幅度较其他温度区间大。NO瞬时排放浓度随燃烧经历了一个先增大后减小的过程,且峰值在燃烧过程前期。煤化程度越高,煤粉不能快速完成燃烧,焦炭中含N量大,释放缓慢,不能形成有效还原性气氛,使得总体NO排放较多。高温1550℃由空气产生的热力型NO高达3．5×10^-3mg／s。     

预热燃烧模式下热态焦炭NO排放和燃尽特性实验研究

随着煤粉预热燃烧技术的不断发展,焦炭氮在最终氮氧化物生成的贡献中占据主导地位。为研究预热燃烧模式下入炉热态焦炭（区别于常规冷态焦炭）的NO排放和燃烧特性,自行搭建了两段沉降炉系统,着重考察了煤粉热解温度、燃烧温度及过量空气系数对高温焦炭燃烧生成NO及燃尽率的影响规律。结果表明:区别于冷态焦炭实验结果,提高煤粉热解温度有利于热态焦炭燃烧降低NO排放,过量空气系数（α）为1.0时,最大降氮效率为21.1%;燃烧温度对热态焦炭NO排放的影响主要依赖于燃烧区域α,当炉内呈现较强还原性气氛时,随燃烧温度升高,NO排放量降低,当炉内呈现氧化性气氛时规律则相反;提高煤粉预热温度及燃烧区域温度均有利于降低飞灰含碳量,α为1.0时,飞灰含碳量最大降幅28.6%。     

固定床中煤粉及煤焦燃烧NO排放特性研究

利用自制恒温热重测量实验台,测量了800℃下,煤粉及煤焦燃烧NO排放特性。结果表明:NO排放大都集中于燃烧前半段,在燃烧后期NO的排放基本停止;煤粉热解处理时,热解温度越高,其热解后煤焦燃烧NO排放总量逐渐减少;对于同一煤种,高温区间内热解析出的挥发分,燃烧NO排放率大;800℃下,煤粉燃烧过程中,挥发分NO占整体NO排放量的比例大致低于1/2。     

空气分级燃烧降低NO_x排放的实验研究

在煤粉燃烧一维热态实验炉上进行了不同煤种和不同细度的煤粉分级燃烧实验,通过改变分级风送入的位置、一次风过量空气系数、煤粉细度和富燃区燃烧温度等实验工况,以分析分级燃烧时各种因素对煤燃烧过程中NOx生成量的影响规律。     

含氮低热值气体燃烧NO_x排放特性研究

对燃用生物质等含氮固体原料低热值气化燃气时NO_x的排放特性进行实验研究。利用NH_3作为燃气中的含氮组分模化物,与多种组分气按比例掺配组成人工燃气,考察含氮燃气在预混燃烧和强制对流扩散燃烧条件下,NH_3质量浓度、燃烧温度、过量空气系数对NO_x排放的影响。结果表明:含氮燃气燃烧产生的NO_x主要是NO,生成的少量NO_2主要由NO氧化形成;随NH_3质量浓度增加,NO排放质量浓度增加,但是NH_3转化为NO的比例降低,预混燃烧比强制对流扩散燃烧条件下NH_3向NO的转化率高;预混燃烧条件下,温度越高NO排放质量浓度越高,而强制对流扩散燃烧时,NO排放质量浓度在低温区随温度升高而升高,但是在高温区有降低趋势;过量空气系数对强制对流扩散燃烧条件下NO排放的影响大于预混燃烧,过量空气系数对2种燃烧条件下NO_2的排放都有促进作用;在一定的燃烧温度和NH_3质量浓度下,分级燃烧组织中存在一个合适的预混比40%,使得NO的排放质量浓度最低。     

墙式切圆锅炉分级富氧燃烧对NO_x生成量影响的数值模拟

针对某电厂超临界660 MW机组墙式切圆燃煤锅炉,通过在空气分级燃烧技术上运用富氧燃烧的方法,对炉内温度场以及NO_x排放特性进行了数值模拟研究。结果表明:在25%、28%、30%富氧工况下,30%富氧工况表现出与电厂实际空气工况运行下良好的一致性,且炉膛火焰充满度更好,比采用空气分级燃烧稳定;再循环烟气中高摩尔分数的CO_2与煤焦反应加剧了还原性气氛,且煤粉气流在还原区停留时间的增大提高了NO_x污染物向N_2的转化,减少了NO_x生成量;墙式切圆燃烧煤粉锅炉采用分级富氧燃烧后炉膛出口NO_x生成量由原来的236 mg/m~3降低为125 mg/m~3,较空气分级燃烧降低了47.03%。     

O_(2)/CO_(2)和O_(2)/N_(2)气氛下单颗粒煤火焰碱金属光谱辐射特性EI北大核心CSCD

不同气氛条件对煤颗粒反应特性有着很大的影响,因此本文研究了O_(2)/CO_(2)和O_(2)/N_(2)气氛对单颗粒煤燃烧过程火焰面积、火焰温度及碱金属(Na^(*)和K^(*))光谱辐射特性的影响。基于煤颗粒可视化滴管炉,结合火焰光谱诊断系统,捕捉了火焰图像并采用多波段辐射法计算不同氧浓度为30%、40%和50%下的火焰温度。结果表明,随着反应的进行,火焰温度增加而火焰面积先增加后减小。O_(2)/CO_(2)气氛下,煤颗粒周围出现一层薄薄的“火焰层”,而在O_(2)/N_(2)气氛下没有观察到类似的现象,这源于CO_(2)较高的热容值。随着氧浓度的增加,火焰中Na^(*)和K^(*)的辐射峰值强度增加。另外,O_(2)/N_(2)气氛下Na^(*)和K^(*)峰值强度和火焰温度高于O_(2)/CO_(2)气氛,且Na^(*)和K^(*)峰值强度的与火焰温度呈正相关,可以用碱金属原子辐射光谱来表征火焰温度。     

O2/CO2气氛煤粉燃烧特性试验研究

O2/CO2燃烧技术是一种可分离回收CO2的新型燃烧技术，其燃烧机理与常规空气气氛燃烧存在着较大的差异。为此，该文在热重分析仪上进行了模拟空气气氛及不同O2浓度(j(O2)=21%、30%、40%、80%)的O2/CO2气氛下3种不同品质煤粉(龙岩无烟煤、贵州烟煤、元宝山褐煤)的燃烧特性试验，确定了3种煤粉的燃烧特征参数及综合燃烧性能指数。试验结果表明，O2/CO2气氛下煤粉的燃烧分布曲线与O2/N2气氛下有明显不同，相同O2浓度的条件下，O2/CO2气氛下煤粉燃烧速率低，燃尽时间长。在O2/CO2气氛下随着O2浓度的增加，燃烧DTG曲线向低温区偏移，着火温度及燃尽温度降低，燃尽时间缩短，煤粉综合燃烧特性指数增大，表明提高O2浓度可改善O2/CO2气氛下煤粉的燃烧特性。     

褐煤半焦贫氧旋风燃烧特性研究

在实验室规模的小型立式旋风筒中,对工业制备的内蒙古锡林浩特褐煤半焦的贫氧旋风燃烧特性进行了试验研究。结果表明:在过量空气系数为0.5~0.9时,贫氧燃烧产物的热值在1 500~3 500kJ/m3之间,且随着过量空气系数的增加而降低;随着过量空气系数增加,半焦燃烧碳转化率增高,当过量空气系数0.6时,半焦燃烧碳转化率97%,炉内燃烧区温度升高,在过量空气系数为0.7时,燃烧区温度可达1 280℃,高于灰熔点,这对保证液态排渣非常关键;给料量增加对半焦燃烧特性影响不大,表明旋风筒燃烧室对燃烧褐煤半焦具有良好的负荷调节特性;贫氧燃烧条件下,旋风筒NO的排放质量浓度较低,随着过量空气系数和给料量的增加,旋风筒NO的排放质量浓度提高。     

O2/CO2气氛下烟煤燃烧过程中S的析出特性

通过X射线光电子能谱仪对徐州烟煤中S的存在形态进行分析,在常压热重分析仪上进行了烟煤在模拟空气和不同O2/CO2浓度下的燃烧试验,并通过傅里叶变换红外光谱仪对其中S的释放进行测量。结果发现,在模拟空气气氛和30%O2/70%CO2气氛下,煤燃烧过程中SO2的排放浓度随时间呈双峰析出;在21%O2/79%CO2气氛下,SO2浓度随时间变化出现3个峰值;在高O2浓度下(不小于40%)时,SO2随时间呈单峰析出。在空气气氛下,烟煤燃烧的SO2总生成量比在同等O2浓度的O2/CO2气氛下小;随着O2浓度的提高,O2/CO2气氛下烟煤燃烧的SO2总生成量先升高后减小。     

模拟富氧烟气中CO_2对活性炭脱汞的实验研究

为探究O_2/CO_2燃煤烟气气氛下影响活性炭脱汞的因素,选取一种商用活性炭进行固定床吸附实验和程序升温热解脱附(TPD)实验。实验结果表明:与N_2相比,纯CO_2气氛对活性炭吸附Hg~0影响很小,但在模拟O_2/CO_2烟气气氛下,活性炭脱汞的性能要优于模拟O_2/N_2烟气气氛;对于活性炭脱汞,SO_2表现出抑制作用而NO表现出促进作用,在模拟O_2/CO_2和O_2/N2烟气气氛下影响规律表现一致。