循环流化床中糠醛渣与煤混燃特性的试验研究

在炉膛尺寸为150 mm×150 mm×2 500 mm的循环流化床燃烧试验台上进行糠醛渣与煤的混燃试验,研究其燃烧特性、尾部飞灰及烟气排放特性。研究表明:糠醛渣掺混质量比例为10%-50%的混合燃料在循环流化床中均可稳定燃烧;随着糠醛渣的掺混比例增加,炉膛上部温度升高,尾部飞灰含碳量下降,而颗粒排放浓度升高;随着流化风速增加,炉膛上部温度升高。密相区的温度升高,CO排放浓度下降,SO2、NOx排放浓度上升;糠醛渣的掺混比例增加,CO排放浓度上升,SO2、NOx排放浓度下降。     

生物质与煤混合富氧燃烧过程中NO和N_2O的排放特性研究

为了研究燃烧气氛、进口氧气浓度、生物质掺混比、燃烧温度以及过量氧气系数对循环流化床(CFB)富氧燃烧过程中NO,N_2O排放特性以及燃料中N的转化特性的影响,以棉秆和大同烟煤为燃料,在50 k W循环流化床燃烧试验台上进行了空气气氛和O_2/CO_2气氛下的生物质与煤混合燃烧试验。试验结果表明:与空气气氛相比,O2/CO2气氛下,NO,N_2O的排放量和燃料中N的转化率均降低;随着进口氧气浓度和燃烧温度的升高,NO的排放量均升高,N_2O的排放量和燃料中N的转化率均降低;随着生物质掺混比的增大,NO的排放量和燃料中N的转化率降低,N_2O的排放量升高;NO,N_2O的排放量以及燃料中N的转化率均随过量氧气系数增大而升高。     

DME与LPG预混平面火焰的甲醛及NO_x排放特性

对二甲醚与液化石油气预混平面火焰中不同掺混比例下的甲醛生成、NOx的排放特性进行了实验研究.实验结果表明,固定燃料质量流量和当量比条件下,火焰中甲醛质量浓度随着二甲醚掺混比例的增加而增加,其峰值质量浓度为相同工况纯LPG燃烧时的2～5倍,表明混合燃料中的二甲醚仍然是甲醛产生的主要来源;尾气中的NOx质量浓度随二甲醚比例的增加而降低,但均不高于16.08,mg/m3.控制二甲醚的完全氧化是二甲醚与液化石油气掺混燃烧中减少甲醛排放的关键途径.     

生物质气掺烧对煤污染物排放特性影响的Aspen Plus数值计算研究

为了分析生物质气与煤混合燃烧对锅炉燃烧产物的影响,基于Aspen Plus建立了生物质气化以及合成气与煤混合燃烧模型,对含水率为20%的松木气化的合成气与不同品质的煤种的混合燃烧过程以及污染物排放特性进行研究。改变生物质气的掺烧比例,随着输入锅炉空气流量的变化,确定出各种工况下的锅炉最高燃烧温度,得到对应燃烧温度下的NOx,SO2等污染物的排放值。结果表明,随着煤种质量的降低和掺烧比例的增加,煤与生物质气混烧后的最高燃烧温度均降低;无论是优质煤还是劣质煤,与生物质气掺烧后,均可以使污染物NOx,SO2随生物质气掺烧比例的增加而减少,即减排率随掺烧比例的增加而增加。     

生物质与煤富氧混合燃烧特性研究

采用热重分析仪研究了棉秆、玉米芯和大同煤以及它们之间混合燃料的富氧燃烧特性。分析了富氧条件混合燃料的燃烧特征参数,如着火温度、峰值燃烧速率及其对应温度、燃尽温度及综合燃烧特性指数。采用Coat-Redfern法计算混合燃烧动力学参数。结果表明:在O2/CO2气氛下,提高氧气浓度可以改善生物质与煤混合燃料的燃烧反应,降低燃尽温度,使混合燃料的燃烧反应向低温区域移动;燃烧反应活化能在挥发分析出和固定碳燃烧的两个阶段均增大;但生物质与煤的掺混比例在30%情况下,氧气浓度的变化对混合燃料的着火温度的影响规律并不明显。在50%O2/50%CO2气氛下,随着生物质比例的增加,所有特征参数向低温区域前移,混合燃料燃烧反应活化能在挥发分析出阶段逐渐减小,在固定碳燃烧阶段逐渐增大。Coat-Redfern模型可以较好的描述棉秆或玉米芯与大同煤混合物在空气或富氧条件下的主要燃烧过程。     

9E燃气轮机贫-贫模式燃烧及NOx排放特性研究

采用数值模拟方法对9E燃气轮机LEC-III低氮燃烧室在贫贫模式下的燃烧特性进行计算,分析了流场、温度场和污染物NOx的生成规律,比较不同燃料分配比对NOx排放的影响。结果表明：在贫贫模式下,一级燃烧区、二级燃烧区均有高温火焰,呈现部分预混部分扩散的燃烧特性,NOx排放浓度达到78.9ppm,与运行试验值吻合较好;燃烧室内形成3个流场回流区,有助于增强高温烟气掺混和火焰稳定性,文丘里组合件处的流速最高,可以防止回火;燃料分配比对二级燃烧区的NOx生成影响显著,其最佳值在70%～75%范围时,达到NOx排放最低且燃烧火焰分布合理。     

串行分级燃烧器柔和燃烧的实验研究

提出采用串行分级燃烧器来研究柔和燃烧,在该燃烧器中,第一段产生的烟气与燃料空气快速混合,在第二段中发生柔和燃烧.用实验方法将烟气量、当量比对柔和燃烧的影响进行了研究.测量了燃烧器出口温度、CO和NOx排放以及OH-PLIF分布图像.结果表明第一段烟气通过影响掺混段出口处温度、氧浓度以及速度来影响OH分布和污染排放特性....     

燃料理化特性对柴油机低温燃烧过程及排放特性的影响

在一台单缸柴油机上,通过柴油掺混20%的正庚烷、正庚烷与异辛烷混合物以及异辛烷与40%正庚烷(体积分数),研究燃料组分、沸点和十六烷值等理化特性对柴油机传统燃烧和低温燃烧影响机理.结果表明,不同十六烷值燃料在高比例EGR下对滞燃期影响更显著;随掺混燃料十六烷值降低,碳烟排放降低;在20%掺混比下混合燃料沸点、黏度等物理特性和燃料组分等化学特性改变对燃烧和碳烟排放影响较小.与20%正庚烷掺混相比,低沸点、低黏度燃料在更高掺混比(40%)下对碳烟排放的降低作用变得明显.大比例EGR低温燃烧下,THC排放明显升高,其中甲烷占总碳氢比例达60%;NO2对整体NOx排放影响很小.在20%掺混比下,燃料理化特性的改变对THC、不同成分HC、CO和NOx排放影响很小;在40%正庚烷掺混比例下,芳香烃排放降低,NOx及NO2排放较柴油升高.     

煤粉/生物质恒温混燃过程中SO2排放特性

通过自制SO2监测实验系统对煤粉/生物质进行恒温混燃SO2监测实验,探讨了掺混比、煤种、生物质种类以及温度等因素对煤粉/生物质恒温混燃SO2排放特性的影响规律.研究表明:燃烧初期,燃烧进行的越快,SO2析出率越高.随着燃烧的进行,生物质掺混比增加有利于燃料的SO2析出率降低;SO2析出率较高的煤粉掺混生物质降低SO2析出的作用效果比SO2析出率较低的煤粉掺混更明显;掺混含硫量高的生物质在燃烧初期降低燃料SO2析出作用效果明显.随着燃烧的进行,生物质灰分含量的影响作用逐渐增大,灰分含量越高,降低效果越明显;温度升高总是有利于混合燃料的SO2析出率增加,且温度区间越高燃料的SO2析出率增加越显著.     

柴油机掺烧DMM的燃烧和排放性能影响研究

研究了柴油掺混不同比例二甲氧基甲烷(0～50%DMM)对柴油机燃烧和排放性能的影响.结果表明,在发动机燃油和燃烧系统不作变动的条件下,随着二甲氧基甲烷在柴油中添加比例的增加,排气烟度逐步下降,有效燃油消耗率有所增加,但折算成当量柴油的有效燃油消耗率降低,热效率增加.同一工况下,发动机排气碳烟和CO排放随二甲氧基甲烷的加入而降低,NOx则无明显的上升,HC排放随着二甲氧基甲烷的增加略有增加.混合燃料的放热规律与纯柴油相比预混燃烧量增加,扩散燃烧速率加快,发动机最高燃烧压力、放热率偏高.柴油掺混30%DMM的混合燃料能够取得较好的燃油经济性和排放水平.     

A comprehensive study on NOx emission and fuel nitrogen conversion of solid biomass in bubbling fluidized beds under staged combustion

Despite the relatively low emissions in fluidized-bed combustion, NOx emission for biomass combustion is still a major concern because of increasingly stricter regulations. To realize NOx emission behavior in fluidized beds comprehensively, the effects of bed temperature, excess oxygen, staged combustion, and flue gas recirculation (FGR) are investigated in this study. In particular, three different types of operation are applied in staged combustion to find out the key parameter. The results indicate that NOx emissions increase with both bed temperature and excess oxygen, in which the influence of excess oxygen is greater than the other. Lowering bed temperature by water addition seems to be able to simultaneously reduce NOx emission and agglomerate formation, especially for fuels with high nitrogen content, but the pros and cons should be considered. The results in staged combustion infer that the residence time is much more critical than the stoichiometry in the bed. As for FGR, its impact appears to depend on the type of fuel. The correlation between NOx emission behavior and fuel characteristics is also scrutinized; it is concluded that the fuel-N conversion to NOx is essentially related to some features of fuels.     

Field and CFD Study of Fuel Distribution in Pulverized Fuel(PF)Boilers

The article presents both field and CFD results of a new concept of a mechanical pulverized fuel(PF)distributor.The goal of the study was to improve the pulverized coal-air mixture separation in PF boilers where the fuel preparation and feeding system was operated in a combined coal and biomass grinding conditions.The numerical analysis was preceded after a field study,where measurements were carried out in a pulverized coal-fired(PC)boiler equipped with a technology of NOx reduction by means of primary methods.Proper distribution of a pulverized coal-air mixture to the individual burners is one of the fundamental tasks of the combustion systems where the primary methods are implemented to control the NOx emission.Problems maintaining the proper distribution of fuel to the burners related primarily to the boilers where the coal and biomass co-grinding is used.Changing the load of coal-mills and fuel type at the same time(i.e.,different types of biomass)could result in less effective separation of pulverized fuel particles in PF distributors.Selection of an appropriate construction of a distributor will allow the better control of the combustion process which results in decreased NOx emission while keeping the proper combustion efficiency,i.e.,less unburned carbon(UBC)in the fly ash.The results of the field measurements made it possible to create a CFD distribution base model,which was used for the analysis of a new splitter construction to be used in a PF distributor.Subsequent analysis of the numerical splitter enables precise analysis of its construction,including the efficiency of separation and the prediction of conveying of the coal and biomass particles.     

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.     

基于正交设计的分级分区头部流动特性研究

针对某650 MW超超临界燃煤锅炉在深度调峰过程中燃用大同烟煤时无法稳定燃烧的情况开展研究,就如何提高锅炉在低负荷运行中稳燃性的问题,对原煤种进行掺混改良,改变不同富氧燃烧配风方式,利用计算流体力学模拟软件模拟了不同工况的炉内燃烧情况。模拟结果表明：由于锅炉降低负荷运行增加了原煤种的着火难度,固定碳含量低且挥发分高的煤种可以较好适应锅炉运行调整;富氧燃烧可以提高锅炉低负荷运行时的出口烟温,能满足后续脱硝处理的要求;随着富氧燃烧程度的增大,煤粉燃烧耗氧量增加,每秒燃烧的煤粉颗粒数增加,加剧了炉内的燃烧,使燃烧更稳定;当富氧浓度大于27%时,不能高效提高炉内温度,NOx排放量增多;当富氧浓度为27%时,炉膛出口NOx排放量按6%O2折算为负增长的最小值,是该锅炉低负荷投运较为理想的工况。     

燃煤电站锅炉NOx排放的控制措施

基于我国燃煤电站锅炉NOx排放的实际情况,在对影响其NOx排放各因素进行分析的基础上,细化了低氧燃烧、空气分级燃烧、低NOx燃烧器和燃料分级燃烧技术在我国电站锅炉的应用,指出锅炉设计中应尽可能选用切向燃烧方式,将再燃技术应用于降低燃用低挥发分煤的固态排渣电站锅炉设计和改造中以进一步降低NOx排放并满足国家标准的要求,锅炉运行中尽量减小各喷口风粉量的偏差,合理组织沿炉膛水平方向和高度方向(倒梯形、缩腰形等)的分级燃烧实现降低NOx排放的最佳效果.     

反应气氛对燃料氮析出规律的影响研究

在自行设计的试验装置上研究了HT、LC煤在不气氛下氮的析出特性.结果表明在混有CO的还原性气氛中NOx析出时间延迟,挥发分析与焦氮析出时间有融合的趋势,NOx生成量减少;在高氧浓度混有CO2的气氛中,氮析出时间提前,且在燃烧前期聚集释放,析出量大;在低氧浓度下挥发分氮与焦氮分阶段析出,NOx生成量减少.     

秸秆混煤燃烧对SO2排放的影响

利用循环流化床实验平台,分析秸秆混煤燃烧对SO2排放的影响。将秸秆与贫煤按不同质量比制成混合燃料,在流化床锅炉中燃烧,采集炉温及烟气中SO2浓度等数据进行分析。结果表明,当燃烧温度恒定时,SO2的排放量随着燃料中秸秆所占比重增加而降低;当燃料中秸秆所占比重恒定时,SO2的排放量随着燃烧温度的升高而增加。     

高温贫氧燃烧过程中NOx排放的特点

对高温贫氧燃烧过程中NOx的排放特点，以及燃烧过程中影响NOx生成的各主要因素，如预热空气中的含氧量，预热空气温度，预热空气和燃料的流动状态及混合方式以及燃料的化学成分等进行了研究和分析。并在此基础上提出了今后研究工作的方向和重点。图8表2参l0     

煤掺混燃烧时氮析出特性的试验研究

在一维煤粉燃烧试验台上对电站动力用单种煤及其混煤燃烧时氮氧化物的析出特性进行了试验研究，主要探讨组分煤种的煤质比例以及掺混比例对氮氧化物析出的影响规律。研究结果表明：NOx主要是在煤粉着火过程中产生的，其生成量与煤中的氮含量和挥发分含量密切相关；混煤燃烧时，各组分煤种氮的析出是既独立又相互影响的，混煤氮的析出曲线一般具有“双峰”结构，峰值区域较宽，其NOx生成量与各组分煤种的氮含量基本呈线性关系。掺烧比例对混煤氮的析出有较大影响，在贫煤中掺混其它煤种时，混煤氮的析出时间、析出浓度与各组分煤种的加权平均值有一定差异。     

天然气燃料轴向分级预混燃烧特性研究

低NOx排放是燃气轮机燃烧室的重要性能指标,面对燃烧室出口温度不断增加的趋势,新型燃烧技术探索应用成为必然。燃料轴向分级(Axial Fuel Staging,AFS)燃烧作为一项可行技术方案已在各燃机厂商的最先进燃气轮机燃烧室上获得应用,其主要通过降低高温烟气有效停留时间和低氧浓度燃烧来实现低NOx排放。基于Chemkin平台建立轴向分级预混燃烧室化学网络模型,针对1 973 K燃烧室,研究二级负荷比例、当量比和停留时间对NOx/CO排放的影响规律,对比分析主燃区高温烟气与二级未燃预混气掺混特征的影响,获得AFS燃烧的污染物排放特性和关键影响因素。同时,在贫预混燃烧器上,设计二级喷射段,实验研究二级火焰结构、污染物排放等燃烧特性。结果表明,相比于常规贫预混燃烧,AFS燃烧在高温区体现出很好的低NOx优势,且能拓宽低NOx工况范围,其中主燃区温度、二级当量比和停留时间匹配特征、主燃区高温烟气与二级预混气掺混性能等是关键。