山西无烟煤空气分级燃烧NOx排放特性试验研究

采用自建的20 kW煤粉燃烧自维持一维试验炉系统进行了山西无烟煤空气分级燃烧和NO_x排放特性试验。结果表明:该系统能够实现煤粉气流在炉内自维持稳定燃烧,可有效地模拟煤粉锅炉炉内的流动、燃烧以及NO_x生成的全过程;单级空气分级燃烧时,增加空气分级深度有利于提高NO_x还原效率,NO_x还原效率最高可达51.7%;随着空气分级深度的增加,最佳燃尽风喷口位置向上偏移;通过合理配置燃尽风喷口位置及燃尽风量比例,多级空气分级燃烧时的NO_x还原效率将高于单级空气分级燃烧,可达60%。     

大同烟煤空气分级燃烧NO_x生成特性的试验研究

在20kW下行燃烧炉上进行大同烟煤的空气分级燃烧试验研究,研究了影响空气分级燃烧效果的因素和NO_x的生成与还原路径,分析了不同工况下的飞灰的残余氮含量。结果表明:在不分级燃烧条件下,NO_x的生成量随着过量空气系数的增加而增大,在控制总过量空气系数的条件下,通过提高分级深度或者推迟燃尽风的投入能够进一步降低NO_x生成,但这种降低程度存在上限。空气分级燃烧过程中存在明显的挥发分氮还原现象,同时焦炭氮的析出也受到抑制。     

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.     

燃尽风对燃气锅炉燃烧特性影响的模拟研究

针对某台额定蒸发量为75 t/hπ型燃气锅炉NO_x排放量较高的问题,在过量空气系数为1.2的条件下,采用空气分级低氮燃烧方式对其进行改造,在燃气流量一定的条件下分别对原工况以及5种不同燃尽风风量改造方案下炉内温度分布、氧气及NO_x质量浓度分布进行数值模拟,确定了较优的燃尽风风量占比。结果表明:在NO_x质量浓度最高的区域添加燃尽风,新鲜冷空气加入明显降低了炉膛内高温区域的平均温度,有利于降低NO_x的生成;综合考虑炉膛内温度分布及出口截面NO_x排放质量浓度,燃尽风风量占比为10%的改造方案较优。     

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。     

低氮燃烧改造技术在中小型煤粉锅炉中的应用

以中小型煤粉锅炉为研究对象,考察分级燃烧技术在HG-266/9.8-YMI型锅炉低氮燃烧改造中应用情况。在炉膛下部采用WR型燃烧器形成主燃区,控制该区域过量空气系数α为0.85~0.9;在炉膛上部加装两层分离式火上风(SOFA)形成燃尽区,燃尽风率约为20%,从而实现分级燃烧。此外,结合改造后锅炉燃烧调整试验,在80%及95%锅炉负荷下,着重考察炉膛与风箱压差Δp、氧量O2、配风方式及制粉系统投运模式等运行因素对锅炉NO_x排放量的影响,明确锅炉最佳运行方式。结果表明,炉膛与风箱压差Δp维持在1 500~1 800 Pa,氧量O2控制在3.5%附近,并采用缩腰形配风方式,可使该锅炉在单磨运行时,NO_x排放量降低至346.4 mg/m3(标态);而在双磨运行时,NO_x排放量降低至387.4 mg/m3(标态)。     

1000MW机组燃烧调整对NO_x排放影响

在1 000MW机组锅炉上进行了燃烧调整试验,通过改变过量空气系数、机组负荷、燃尽风率和配风方式,对烟气NO_x的排放规律进行了研究。结果表明:随着过量空气系数的增大,NO_x排放浓度显著增大,锅炉排烟热损失呈上升趋势,飞灰含碳量呈下降趋势。锅炉负荷对NO_x排放的影响主要来自燃料量、炉膛温度、氧浓度等多方面因素的综合影响,随着锅炉负荷下降,过量空气系数增大,烟气NO_x排放浓度呈缓慢下降趋势,单位质量燃料的NO_x转化率有所升高。增大炉膛的燃尽风率可显著降低烟气NO_x排放浓度。在燃尽风率较低的燃烧工况下,NO_x排放浓度对燃尽风率的变化尤为敏感。与均等配风方式相比,束腰配风方式可降低炉膛主燃料区的氧浓度,使烟气NO_x排放浓度下降。     

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.     

热一次风做高速燃尽风的燃煤锅炉低NOx燃烧改造试验

为了优化锅炉运行,降低炉内NO_x排放量,对某现役350 MW机组锅炉利用富余一次风作为高速燃尽风的改造进行了现场试验,得到改造前后脱硝系统入口处的温度场分布和燃烧产物的组分浓度分布,分析了高速燃尽风对脱硝入口温度场、CO场、O_2场和NO_x场的影响。结果表明:高速射流燃尽风投用后,锅炉燃烧效率和改造前基本一致,炉膛出口温度分布和氧量分布都较为均匀,NO_x排放量明显降低。改造后NO_x(折算到6%氧)为364.65 mg/m~3(ABCD四磨同时运行的100%负荷下)和242.60 mg/m~3(ABC三磨同时运行的75%负荷下),比改造前约降低了33～53 mg/m~3,说明高速燃尽风技术能切实有效地深度降低NO_x。     

300MW四角切圆煤粉锅炉低氮燃烧的数值模拟研究

利用某商业软件对300 MW四角切圆煤粉锅炉炉内流动、传热、燃烧及污染物生成进行了模拟,预测了在现有常规燃烧器与燃烧器在多种改进条件下(主要为不同低位燃尽风率及高位燃尽风的布置高度等)炉内的NO_x生成情况。模拟结果表明:低位燃尽风率对NO_x的生成有一定的影响;高位燃尽风布置高度对NO_x生成特性有很大影响,随高位燃尽风高度的增大,NO_x整体排放水平和峰值都大幅下降,但高位燃尽风布置高度存在一个最佳值。     

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。     

生活垃圾焚烧低NO_x燃烧技术分析

焚烧逐渐成为我国生活垃圾(MSW)处理技术中最重要的一种方式,氮氧化物(NO_x)是生活垃圾焚烧中产生的主要污染物之一,各国对生活垃圾焚烧NO_x的排放都有着严格的标准。NO_x的一次控制技术,即低NO_x燃烧技术,是基于空气分级,通过焚烧组织来控制NO_x。对于生活垃圾来说,燃料型NO_x是生活垃圾焚烧中NO_x的主要来源,低NO_x燃烧还需同时考虑燃尽和二恶英生成等问题,从这个角度出发,给出炉排焚烧炉的燃烧特点和NO_x生成特点,并分析多个焚烧炉生产商开发的先进低NO_x燃烧技术。     

燃尽风对超临界锅炉燃烧过程的影响

针对燃尽风配风比例对炉膛燃烧影响及污染物生成的问题,基于Fluent商业软件平台,对一600,MW前后墙对冲燃烧锅炉的燃烧过程进行了数值模拟.模拟结果与实验结果吻合较好.详细讨论了燃尽风配风比例对温度场、NO_x生成量以及未燃尽碳含量的影响,指出燃尽风的投运可以减少NO_x的生成,过高的燃尽风比例会导致高温区分层,并且对于特定煤种存在最优化投运比例,为电厂优化运行提供了一定的参考.     

空气分级燃烧对降低燃油炉NO_x排放的试验研究

为了解决现有燃油炉NO_x排放超标的问题,对现有燃油炉的结构进行改造,实施了空气不分级燃烧和分级燃烧对降低NO_x排放的对比性试验。在空气不分级燃烧时,得到O2浓度是影响NO_x的重要因素,可以采用低氧燃烧来降低NO_x的浓度以满足排放要求,并得到不同负荷下低氧燃烧的过量空气系数范围;采用空气分级燃烧时,通过控制一次风α_1和二次风α_2的送入量,使燃油炉NO_x排放的浓度进一步降低以符合国家更严格的排放标准。     

优化配风对NO_x生成的影响

对一台1,000,MW超超临界锅炉中燃尽风(OFA)对NO_x生成的影响进行了数值模拟,分析了燃尽风配风比例以及燃尽风的SOFA喷口风门位置对出口NO_x的影响.结果表明:随着燃尽风配风比例的提高,由于主燃区过量空气系数减小导致还原性增强以及燃烬风补入空气对整体烟气的温度稀释和NO_x体积分数稀释的增强,使得出口NO_x体积分数降低.而上移SOFA喷口风门位置,由于拉长了还原区的长度导致出口NO_x降低.     

1 000 MW超超临界锅炉燃烧优化调整对NOx排放及锅炉热效率的影响

为了控制NO_x排放,在3 100 t/h锅炉上进行了燃烧优化调整试验。通过调整二次风配风方式、主燃烧器上方的OFA风门开度、锅炉运行氧量、燃烧器与燃尽风摆角开度、燃尽风率和磨煤机的投运方式等因素,研究不同工况下炉膛出口NO_x浓度及锅炉热效率变化规律。试验表明:不同的配风方式下,束腰配风工况的锅炉热效率最高,炉膛出口NO_x排放量最低。主燃烧器上方的OFA风门开度在0%~25%之间变化时,炉膛出口NO_x浓度随着OFA风门开度的变大呈下降趋势;OFA风门开度在25%~100%之间变化时,炉膛出口NO_x浓度随着OFA风门开度的变大呈上升趋势;而OFA风门开度在0%~100%之间变化时,膛出口CO的浓度随着OFA风门开度的变大呈下降趋势。锅炉运行氧量变化对燃烧器区域火焰的平均温度影响较小,随着运行氧量的增加,锅炉热效率先升高后降低,而燃料型NO_x的生成量是随着运行氧量的增加而急剧增加的。在实际运行中,燃烧器的摆角向下倾斜,燃尽风的摆角向上倾斜能够延长火焰中心,防止主燃烧区局部高温发生,可以有效的抑制热力型NO_x的产生。在燃尽风率分别为10%、15%、20%和25%时,炉膛出口CO浓度和飞灰中的含碳量随着燃尽风率的升高而增加,炉膛出口NO_x浓度和锅炉热效率则随着燃尽风份额的增加而降低。     

超临界塔式炉燃尽风对NO_x生成的影响

以某670 MW超临界塔式炉锅炉最大连续蒸发量(BMCR)工况为基准模型,对八角单切圆煤粉炉的分级燃烧进行数值模拟,研究了不同燃尽风率下NO_x的生成及分布特性,分析了NO_x的排放规律,并与现场实际运行测试数据进行比较.结果表明:当燃尽风率由0.040增大至0.207时,炉内峰值温度降低80K,出口NO_x质量浓度从535mg/m~3降低到373mg/m~3,说明燃尽风率变化对NO_x的影响较大;综合比较O_2质量分数和温度,实际运行中燃尽风率不宜超过0.2.     

复合分级燃烧对四角切圆锅炉NOx排放特性的影响

采用复合分级燃烧技术对某一燃用褐煤的四角切圆600 MW锅炉进行了低氮燃烧改造。这种复合分级燃烧技术主要是将水平浓淡燃烧技术,燃尽风技术,偏置二次风技术等有机结合起来。改造后,对一次风量,辅助风的配风方式,燃尽风率,燃尽风配风方式,锅炉过量空气系数等对锅炉NOx排放特性的影响进行了研究。在改造和燃烧优化后,锅炉实现了在高效燃烧的同时NOx浓度大幅降低。     

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．     

循环流化床锅炉炉膛低氧燃烧加尾部补燃降低NOx排放的试验研究

在1台70 MW循环流化床工业热水锅炉上,应用炉膛低氧燃烧加尾部烟道补燃技术,降低锅炉的NO_x原始排放浓度。通过降低炉膛内过量空气系数,使炉膛和旋风分离器内呈低氧燃烧状态。由于高温烟气中有残炭和CO的存在,抑制了NO_x生成,同时能够促进NO_x向N_2转化,从而降低了高温烟气中NO_x含量。从旋风分离器中心筒喷入补燃风,可将由于炉膛低氧而未完全燃烧的残炭和CO燃尽,保证了锅炉燃烧效率。采用炉膛低氧燃烧加尾部补燃技术,锅炉的NO_x原始排放浓度从393 mg/m~3降低至115 mg/m~3(@6%O_2),CO的排放浓度控制在4×10~(-6)。