温度对超细煤粉再燃降低NO排放的影响

超细煤粉再燃技术是控制燃煤电站NOx排放的有效方法之一。以3种煤的超细煤粉作为再燃燃料,用N2、O2、CO2、NO配制模拟烟气,在立式管携带炉中,研究了温度对再燃降低NO排放的影响。结果表明,在实验温度范围内,随着再燃区温度的增加,再燃还原NO的效果增大;对于挥发份含量较高的超细煤粉,再燃还原NO的效果受温度的影响更大;对于同一煤种,再燃还原NO的效果受温度的影响随再燃料比增加而增大。采用化学动力学理论对这种影响机制进行了分析。图2表1参6     

温度对超细煤焦再燃还原NO效率的影响

以超细煤粉制作的煤焦作为再燃燃料,用N2、O2、CO2、NO配制模拟烟气,在立式管式携带炉中,研究了温度对再燃降低NO效率的影响。结果表明,在实验温度范围内,随着再燃区温度的增加,再燃还原NO效率增大,化学动力学是控制超细煤粉再燃还原NO化学反应速率的重要因素;提高再燃区温度可以适当缩短停留时间,但不能低于0.6 s,否则NO还原效率会大幅度下降,同时燃尽率也会下降;在煤粉再燃过程中,煤焦再燃还原NO占有重要地位。     

停留时间对微细煤粉再燃还原NO效率的影响

以 4种细度的混煤 (烟煤与褐煤 )微细煤粉作为再燃燃料 ,用N2 、O2 、CO2 和NO配制模拟烟气 ,在 13 0 0℃立式管式携带炉中 ,对停留时间与再燃还原NO效率的关系进行了实验研究 ,分析了停留时间对再燃还原NO效率的影响机制 .在前 0 .8s内随停留时间的增加 ,NO还原率增加幅度较大 ,当停留时间继续增加时 ,NO还原效率增加幅度较小 .使用较细的煤粉可以适当缩短煤粉在再燃区的停留时间 .但是 ,如果低于 0 .6s ,NO的还原效率会大幅度下降 ,煤粉燃尽率也会降低 .这是因为煤粉的热解、挥发分的释放、NO的还原以及煤粉的燃烧需要一定的反应时间 .为使这些反应得以充分进行 ,0 .8s的停留时间是必需的     

超细煤粉燃烧氮氧化物释放特性的研究

通过试验和数值模拟，对超细煤粉在一维热态煤粉炉内燃烧时煤粉粒度、炉膛温度、过量空气系数、煤种等因素对NOx释放特性的影响规律进行了研究。研究结果表明：超细煤粉NOx的排放浓度低于常规粒度煤粉；NOx的排放浓度，随过量空气系数的增加而明显增加；煤种不同，NOx释放规律不同，煤粉超细化后，龙口褐煤的排放量明显减少，晋城无烟煤则变化不大；NOx的排放浓度随温度的升高而升高，但温度升高到一定值后，NOx的排放浓度却呈现下降趋势。以超细煤粉作为再燃燃料，NOx的还原率将比常规粒度煤粉再燃有所提高，褐煤作为再燃燃料时，效果更明显。模拟计算与试验结果较为吻合。图6表2参2     

超细煤粉在燃料分级燃烧技术中的应用

超细煤粉分级燃烧是当今较有发展前途的低NOx燃烧技术之一,通过试验研究的方法,探讨了超细煤粉分级燃烧技术中部分因素对NOx排放的影响,研究结果表明,对于不同煤种的主燃料,超细煤粉分级燃烧均能起到显著降低NOx排放的作用;高挥发分的褐煤、烟煤是较好的再燃燃料;煤粉越细,对NOx的还原性越强,同常规粒度煤粉再燃相比,以超细煤粉作为再燃燃料,NOx脱除率显著增加,可达到70％,最佳再燃燃料粒度为20μm;温度低于1200℃时,再燃区内温度越高,NOx的脱除率也越高。     

煤粉再燃过程对煤焦异相还原NO的影响

利用高温携带流反应装置,研究了煤种(包括褐煤、烟煤和贫煤)、再燃区内反应温度、煤粉粒径、一次燃烧区空气过量系数SR1和再燃区空气过量系数SR2对煤焦异相还原NO作用的影响,探讨了煤焦异相还原NO的机理.结果表明:随着SR2和煤粉粒径的减小以及再燃区反应温度的提高,煤粉NO还原效率增加;在相同的SR2下,随着煤中挥发分含量的提高,煤粉粒径的增加和再燃区反应温度的降低,煤焦异相还原NO贡献上升;对于相同再燃燃料份额:SR1=1.0和SR1=1.2时煤焦异相还原NO的贡献均大于SR1=1.1时的异相还原NO的贡献.     

采用微细煤焦再燃还原NO的反应机理

以3种细度的混煤煤焦作为再燃燃料,用N2、O2、CO2和NO配制模拟烟气,在1200℃、1300℃和1400℃立管式携带炉中进行了再燃还原NO的实验研究,对其化学反应机理进行了分析.结果表明:微细化煤焦再燃还原NO的反应速率受扩散-反应动力学的联合控制.因此,提高再燃区温度水平、使用反应活性高的煤焦或提高再燃煤焦的细度,均能明显提高再燃还原NO的化学反应速率.     

焦油对生物质气化再燃还原NO的影响

采用配制含焦油模型化合物的生物质气的方法,实验研究了焦油的加入对生物质气化再燃还原NO的影响.模拟的生物质气化气由H2、CH4、CO、CO2、N2构成,并选择了苯、甲苯、苯酚和苯乙烯作为焦油模型化合物.实验在电加热的刚玉管流反应器中进行,实验温度在900～1,400,℃之间.研究了反应器入口焦油含量、氧气浓度、NO初始浓度、反应停留时间及反应温度等因素对还原NO的影响,分析了含焦油的生物质气化再燃特性.证实了焦油有助于提高生物质气化气还原NO的效率;含焦油的生物质气化再燃的最佳当量比在1.20～1.65之间,并且随着NO初始浓度的增加及停留时间的延长,NO还原效率逐渐增加;高温下,焦油含量较高时,有炭黑生成.     

超细煤粉还原NO_x的试验研究

摘要：超细煤粉再燃技术脱氮效率高而运行费用低,易于实现。通过试验方法,研究了超细煤粉再燃技术中主要因素对N0x还原率的影响。研究结果表明：再燃燃料粒度越细,对N0x的还原性越强,最佳再燃燃料平均粒径为20μm;最佳再燃燃料的比例。对于龙口褐煤为加％,对于神府烟煤为25％;再燃燃料投射位置存在最佳值,一般煤阶越高,距主燃料喷口距离越远;最佳再燃区内的停留时间,龙口褐煤为0．63s,神府烟煤为0．75s。     

分解炉内不同CO2体积分数下的煤粉及煤焦还原NO特性

利用高温气固悬浮实验台对水泥行业中两种典型煤粉及一种煤焦在不同CO2体积分数的气氛下对NO的还原特性进行了实验研究,并考察了添加生料、石灰石及生料分解产物对煤焦及煤粉还原NO的影响特性.研究结果表明,气氛中CO2体积分数升高,煤焦及煤粉对NO的还原速率均增大,NO气体体积分数的谷值降低.水泥生料及石灰石对煤粉及煤焦还原NO的反应具有正催化作用;而水泥生料的分解产物对NO还原的正催化作用最强.随着气氛中CO2体积分数的升高,添加生料、石灰石及生料分解产物对煤焦及煤粉还原NO的促进作用相对减弱.     

超细煤粉再燃低NOx燃烧技术的数值模拟

为了验证超细煤粉作为再燃燃料的有效性,使用FLUENT软件对元宝山褐煤在燃烧试验研究装置中的进行了4个工况的数值模拟;1 个为常规燃烧,3 个为超细粉再燃工况。计算结果表明:超细粉再燃可以有效的降低NOx 排放,与常规燃烧相比,脱除率为58.2%~72.5%;再燃区过量空气系数越小,越有利于NOx 的还原;超细粉再燃工况中出口NOx 排放量不仅与再燃区NOx 的还原率有关,而且还与燃尽区新的NOx 生成有关。图5表3参7     

煤粉炉的分级燃烧技术研究

分析了煤粉燃烧过程NOx的形成机制和特点,研究了减少NOx生成量的基本途径和分级燃烧的基本原理,并进行了数值分析。在乌拉山电厂100MW煤粉炉上进行了分级燃烧改造,将以轴向空气分级和径向空气分级为核心的现代低NOx燃烧技术引入了传统的煤粉炉燃烧系统中,考察了炉膛轴向和径向分级风,过量空气系数,锅炉负荷等因素对炉内NOx形成的影响。NOx排放浓度降低了250－500mg/m^3(干烟气,70％O2）。     

分级燃烧最佳一次风空气系数的实研究

在一维煤粉燃烧炉上进行了不同煤种、不同细度的分级燃烧试验。实验发现,分级燃烧对高挥发份 煤种以及同一煤种的细煤粉的Nox排放浓度的降低效果更显著,而且在分级燃烧条件下,同一煤种细煤粉的 飞灰含量较粗煤粉低。另外,还得到了不同煤种在分级燃烧条件下的最佳一次风空气系数。图9表2参3     

生物质快速热解气相成分析出规律

利用恒温沉降炉对秸秆、稻壳、木屑及一种烟煤煤粉在900、1000、1100℃ 3个温度进行了快速热解试验,对4种燃料在快速热解过程中气相成分析出的规律进行了研究.生物质成分中高的挥发分、氧、H/C决定了其快速热解会取得比煤粉高的气相产率,木屑的气相产物产量最多,秸秆次之,稻壳最低.4种燃料热解气相产物中的主要成分是CO、H_2、CO_2、CH_4,少量的G_2H_4、C_2H_6、NO、HCN、COS,生物质和煤粉在快速热解及短的停留时间内,其析出的氮前驱物为HCN.快速热解析出的气相成分产量及组分分布与燃料种类、热解温度、热解停留时间相关.几种物料共同的规律是随停留时间的延长,气相产物的量不断地增加,当气相产物的产量趋于平稳时,相应的气相产物的各组分趋于恒定,这一停留时间标志着热解过程的结束,相同温度条件下煤粉的热解速率要慢于3种生物质.     

Mechanism analysis on the pulverized coal combustion flame stability and NOx emission in a swirl burner with deep air staging

Low NOx burner and air staged combustion are widely applied to control NOx emission in coal-fired power plants. The gas-solid two-phase flow, pulverized coal combustion and NOx emission characteristics of a single low NOx swirl burner in an existing coal-fired boiler was numerically simulated to analyze the mechanisms of flame stability and in-flame NOx reduction. And the detailed NOx formation and reduction model under fuel rich conditions was employed to optimize NOx emissions for the low NOx burner with air staged combustion of different burner stoichiometric ratios. The results show that the specially-designed swirl burner structures including the pulverized coal concentrator, flame stabilizing ring and baffle plate create an ignition region of high gas temperature, proper oxygen concentration and high pulverized coal concentration near the annular recirculation zone at the burner outlet for flame stability. At the same time, the annular recirculation zone is generated between the primary and secondary air jets to promote the rapid ignition and combustion of pulverized coal particles to consume oxygen, and then a reducing region is formed as fuel-rich environment to contribute to in-flame NO_X reduction. Moreover, the NOx concentration at the outlet of the combustion chamber is greatly reduced when the deep air staged combustion with the burner stoichiometric ratio of 0.75 is adopted, and the CO concentration at the outlet of the combustion chamber can be maintained simultaneously at a low level through the over-fired air injection of high velocity to enhance the mixing of the fresh air with the flue gas, which can provide the optimal solution for lower NOx emission in the existing coal-fired boilers.     

高温低氧气氛下煤粉燃烧低NOx排放特性研究

燃煤工业锅炉作为NOx的主要排放源之一,减排刻不容缓。介绍了煤粉燃烧过程中燃料型NOx、热力型NOx和快速型NOx的生成机理,并对煤中挥发分N及焦炭N对NOx的还原机制进行了探讨。同时,开展了工业锅炉高效低NOx液态排渣煤粉清洁燃烧技术的研究和工程应用实践。结果表明,在高温低氧气氛下,煤粉燃烧过程中能有效抑制NOx生成,并促使NOx还原成N2的有利因素,能够实现NOx排放低于150 mg/m^3的目标。     

超细化煤粉的投入量对再燃效果影响的实验研究

目前我国燃煤电厂NOx排放的控制任务相当艰巨和繁重,急需开发适合我国国情的降低NOx排放的技术。超细化煤粉再燃是一种降低燃煤锅炉NOx排放的技术,本文通过在热态燃烧试验装置上进行的试验研究,论述了超细化煤粉的投入量对锅炉N0x排放、结渣状况及机械不完全燃烧损失的影响。通过试验得知,加入再燃煤粉后,炉膛火焰中心的位置变化不大;NOx的脱除率能够达到50％以上;结渣状况有所减轻;机械不完全燃烧损失增加。     

运行参数对粉煤流化床_PC_FB_密相燃烧区燃烧特性的影响

在一座0．3MW热输入的煤粉流化床燃烧（PC－FBC）试验台上,研究了煤粉在其密相燃烧区内的燃烧特性,文中用密相燃烧区内煤粉挥发份的释放率V^τ（％）,及其出口处煤灰的碳含量C（％）,来描述此特性,并研究了床温、氧浓度、流化速度、二次风率时V^τ（％）,C（％）的影响规律。研究表明,煤粉在密相燃烧区内释放57．4％－84％的挥发分和燃烧20％－30％左右的固定碳,释放40％－50％的发热量。     

挥发份燃烧生成NO的试验研究

对铜川贫煤进行了挥发份析出和燃烧试验。通过测取和分析挥发份燃烧后烟气中NO，对铜川贫煤挥发份中氮的赋存及迁移规律进行了探索和研究，研究表明，铜川煤的挥发份中氮的赋存形态至少为2种，随着挥发份燃烧温度的升高，NO浓度峰值的出现时间的向前移动，挥发份燃烧温度上升到1673K以后，虽然有利于热力型NO的生成，但对燃料型NO的形成有一定的抑制作用，研究结果为进一步完善煤燃烧理论，有效控制煤燃烧过程中氮氧化物的生成提供了必要的理论基础。     

单角煤粉炉回流区内NO_x的生成特性

根据NOx产生和分解的化学反应动力学方程式,建立了单角煤粉炉中NOx生成模型。引用已有的单角炉中两种燃烧器后温度和氧气浓度的实测结果,计算了回流区中的NOx浓度分布。分析了3种燃烧器的NOx生成特性,讨论了煤粉浓缩到NOx生成的影响。