不同燃烧气氛条件下SCR烟气脱硝性能实验研究

以淮南烟煤为例,经计算得到富氧、O_2/CO_2以及空气燃烧条件下的烟气成分,通过模拟不同烟气成分,在实验室活性测试平台上研究了氨氮比α、温度(表征反应速率常数k)、表观速度(表征停留时间τ)、入口NO初始的质量浓度CNO以及烟气成分中H_2O和O_2对SCR催化剂脱硝性能的影响。结果表明:相同实验工况下,与空气气氛相比,富氧和O_2/CO_2气氛下SCR烟气脱硝效率降低了8%;不同气氛下,随氨氮比、温度的增加,脱硝效率增长,且增长速率逐渐降低;表观速度增加时,脱硝效率减小,且减小速率也逐渐减低; CNO减小时,脱硝效率仅变化了1%左右;烟气中H_2O和O_2也会影响脱硝性能,但均与烟气中的CO_2无关。     

吡咯类氮富氧燃烧的分子动力学研究

采用基于ReaxFF反应力场的分子动力学模拟方法研究了不同燃烧温度和氧浓度条件下吡咯在O_2/CO_2和O_2/N_2气氛下燃烧的反应速率和自由基、中间产物及最终产物的分子数变化规律,从微观上探索吡咯在O_2/CO_2气氛下的燃烧机理。研究表明:吡咯富氧燃烧的主要产物包括HCN、NO、N_2、CO_2、CO和H_2O等,主要的中间体和自由基包括C_4H_4N、NCO、HNCO、C_4H_4ON、CHO_2、CN、H、OH、O和HO_2等;随着燃烧温度的升高,O_2/CO_2和O_2/N_2气氛下NO的生成量都随之增加;随着氧气浓度的升高,更多的HCN、NCO、HNCO及其它含氮中间产物转化为NOx,从而使其生成量增加;在燃料与氧气的化学当量比Φ=0.5和1时,O_2/CO_2气氛中NO的生成量比O_2/N_2气氛中的NO的生成量高,在Φ=2时两种气氛中生成的NO量相当。     

放热式气氛成分计算

在制备放热式气氛或吸热式气氛中,不完全燃烧或裂解反应式皆可写成: CmHn+K(0.21O_2+0.79N_2)=xCO_2+yCO+zH_2O_9+wH_2+0.79KN_2 为了知道产气的体积和成分,就必须求出等式右边的系数x、y、z、w的数值。本文的主要目的,就是计算产气的体积和成分。这种产气体积和成分的计算,对生产有着实际的指导意义。同时对混合比和燃烧空气系数之间的关系式也进行了推导。 设原料气成分为CmHn,体积为Vm米~3,空气与原料气的体积混合比为K,燃烧产物中CO_2的体积为Ve米~3,CO的体积为Vy米~3,H_2O的体积为Vs米~3,H_2的体积为Vg米~3,认定燃烧产物中没有CH_4和其它碳氢化合物存在。化学反应式的分子数,一般是按公斤分子或克分子来写的。在标准状态下,1公斤分子的气体体积为22.4米~3。所以上述体积除以     

CuO-ZnO/γ-Al_2O_3催化剂分解N_2O的性能研究

以CuO为活性组分、ZnO为助剂、γ-Al_2O_3为载体,采用等体积浸渍法制备了一系列CuOZnO/γ-Al_2O_3型直接分解N_2O催化剂,考察了活性组分和助剂含量、烟气工况对催化剂分解N_2O活性的影响,开展了催化剂的稳定性测试,并对催化剂进行了表征.结果表明:CuO质量分数为15%时催化剂的分解活性最高,ZnO助剂的掺入可以明显提高催化剂对N_2O的转化率,烟气中O2和H_2O的存在则会抑制催化剂的活性.15Cu-30Zn/γ-Al_2O_3催化剂在650℃、空速为21 000h~(-1)、含O_2和H_2O的烟气条件下,在100h的连续测试中,N_2O转化率稳定维持在90%以上,具有良好的高温抗氧和抗水蒸气抑制性能以及稳定性.     

粉煤流化床(PC-FBC)中氧化二氮的排放特性

在一台热输入为0.3MW的热态试验装置上,首次对粉煤流化床燃烧技术的氧化二氮(N_2O)排放特性进行了试验研究。本文利用试验数据,结合流化床燃烧中N_2O生成与分解的有关机理,系统地讨论了床内温度T_b(℃)、二次风份额R_2(％)、烟气氧浓度O_2(％)等因素对粉煤流化床(PC-FBC)N_2O排放的影响规律,为有效控制PC-FBC的N_2O排放提供了理论基础。     

富氧燃烧锅炉炉膛内烟气辐射特性计算

用指统计窄带模型结合Mie氏散射理论计算了带有颗粒物的富氧燃烧锅炉炉膛内烟气的黑度,与逐线计算的富氧燃烧气体的黑度以及空燃时烟气黑度结果的比较表明,此方法可以准确地计算富氧燃烧条件下烟气的黑度,并计算了常规燃煤时颗粒物浓度下不同射线行程、不同烟气循环比、不同温度下富氧燃烧烟气的黑度。结果表明:颗粒物对烟气黑度的计算有较大影响;同时,由于富氧燃烧中CO_2和H_2O比例的增大,气体成分对燃烧产物的黑度也存在较大影响。本研究可为富氧燃烧锅炉的设计提供依据。     

高温条件下N_2O分解转换对NO生成的影响

根据50 kW下行燃烧炉中燃烧过程中的NO和N_2O生成及还原规律,采用高温固定床模拟了空气分级燃烧过程的还原及燃尽阶段的气氛对N_2O高温分解及对NO生成影响的实验,测量了多种气氛模拟工况下的N_2O高温分解等特性,得到了N_2O高温分解及对NO生成转化的影响规律.实验结果显示,在CO+O_2+平衡气的气氛条件下,N_2O分解生成大量NO,有别于传统的N_2O分解理论.利用基于MB89机理的化学动力学模拟方法模拟了对应气氛下N_2O分解规律及产物特性,分析N_2O分解生成NO的基元反应.根据模拟结果发现,生成的大量NO一是来源于CO燃烧产生大量的O自由基与N_2O反应的产物,二是N_2O逆向生成的NCO进一步分解成NO.     

吸热式控制气氛发生装置消除碳黑的试验报告

本文着重述及吸热式控制气氛发生装置消除碳黑问题。这一问题是根据国内自制设备及引进设备的运行情况和我们试验中碰到的问题,经分析研究而确定的。分析产气过程,根据物理化学原理拟定了使反应尽量按下式(以丁烷为例)C_4H_(10)+2O_2+7.52N_2→4CO+5H_2+7.52N_2+△H进行的条件。采取了相应措施,经过试验,基本消除了碳黑,初步找到了它们之间的定性关系。     

等离子体辅助甲烷燃烧的主要反应路径/通道

通过实验和模拟的方法,对等离子体辅助甲烷燃烧主要基元反应进行了研究.实验测量了等离子体辅助甲烷燃烧火焰不同位置的发射光谱图,得到了参与该过程的重要组分;模拟过程中,基于密度泛函理论,研究了甲烷燃烧反应中O_2+H→OH+O、CH_4+OH/O/H→CH_3+H_2O/OH/H_2、CH_3+O→CH_2O+H、CH_2O+OH/O/H→CO+H_2O/(H+H_2O)/(H+H_2)等几个重要基元反应,在B3LYP/6-311++G**水平找到了各反应可能的反应路径/通道,并进行分析.在此基础上,对比分析了放电等离子体作用下各反应路径/通道的变化,结果表明,在研究等离子体辅助甲烷燃烧机理时,应基于甲烷燃烧机理进行完善,通过加入*2HO(v)、O(1D)、CH_4(v)等激发态组分,并对一些基元反应进行拆分或合并,重新计算各反应活化能;生成的激发态组分会提升反应势能面,降低活化能,加速反应进程;在CH_2O与O/OH/H的反应中,放电等离子体可将生成的HCO直接分解,降低了HCO对H原子的消耗,同时还会释放一个H原子,有利于燃烧反应的进行.     

常温空气MILD燃烧过程中CO形成特性

采用实验和数值计算的方法,研究了甲烷在常温空气下的MILD燃烧.计算结果表明耦合机理GRI-Mech2.11的数值计算模型能很好地预测炉内CO、O_2和温度等参数.通过模拟发现,可以将整个炉膛划分成3个区域(Ⅰ:中心区,Ⅱ:高浓度区,Ⅲ:回流区),在不同区域内,CO的生成与消耗是不同的,其中CO的生成反应主要为(R166)(HCO+H_2O■H+CO+H_2O)、(R167)(HCO+M■H+CO+M)、(R168)(HCO+O_2■HO_2+CO),CO的消耗反应主要为(R99)(OH+CO■H+CO_2).     

典型煤种O_2/CO_2/H_2O气氛下中高温燃烧时NO的生成特性

利用自制恒温热分析系统研究了大同烟煤和阳泉无烟煤在O_2/CO_2/H_2O气氛下中高温燃烧时NO的释放行为,并与O_2/N_2和O_2/CO_2气氛下的情况进行了对比分析.结果表明:当氧气体积分数为5%时,大同烟煤在O_2/CO_2和O_2/N_2气氛下燃烧时只有一个NO体积分数峰,而在O_2/CO_2/H_2O气氛下却变成一前一后2个峰;当氧气体积分数升高到21%后,大同烟煤在O_2/CO_2/H_2O气氛中的NO释放过程又变为一个体积分数峰;阳泉无烟煤的NO释放过程与大同烟煤类似;大同烟煤在O_2/CO_2气氛中的NO排放量始终低于O_2/N_2气氛中;由于低氧气体积分数下H_2O气化反应的影响,大同烟煤在O_2/CO_2/H_2O气氛中的NO排放量在高温下高于O_2/CO_2气氛中;氧气体积分数升高后,大同烟煤在O_2/CO_2/H_2O气氛中的NO排放量又低于O_2/CO_2气氛中;阳泉无烟煤的NO排放量高于大同烟煤,但其不同气氛下的变化趋势与大同烟煤一致.     

富氧燃烧条件下煤灰的沾污沉积特性研究

O_2/CO_2富氧燃烧发电技术被认为是未来最具潜力的燃煤低碳电力技术,近年来国内外都得到了快速发展。由于O_2/CO_2富氧燃烧条件下锅炉烟气组份发生了很大变化(以CO_2+H_2O为主),煤灰在富氧燃烧锅炉炉内的沾污、沉积行为也将发生较大变化。为此,在3 MWth煤燃烧热态试验平台上对比研究了煤在空气燃烧和O_2/CO_2富氧燃烧条件下灰的沾污沉积特性。研究结果表明:煤在空气燃烧和O_2/CO_2富氧燃烧条件下各受热面沉积灰样的化学组成并没有显著变化,富氧燃烧条件下沉积灰样中SO_3和Fe_2O_3发生了富集,而Si_2O和Al_2O_3的含量相对偏低,O_2/CO_2富氧燃烧条件下沉积灰样的煤灰熔融温度其在比空气燃烧条件下的煤灰熔融温度约低200℃。     

水蒸气浓度对层流甲烷扩散火焰中碳烟生成的影响

对甲烷在氧—汽燃烧过程中碳烟生成状况进行了数值模拟研究。通过对比O_2/N_2和O_2/H_2O氛围下四种工况(21%O_2、30%O_2、40%O_2、50%O_2)的火焰形态和碳烟体积分数,发现相同O_2浓度下,前者火焰温度、火焰高度、碳烟体积分数均低于后者,表明H_2O能够明显抑制碳烟生成。通过对比O_2/N_2、O_2/H_2O和O_2/FH_2O氛围下四种工况的最大碳烟体积分数和最大颗粒数量密度,表明不仅H_2O的化学效应抑制碳烟生成,而且其他三大效应也共同抑制碳烟生成。通过进一步分析化学效应随H_2O浓度的变化规律,确定了H_2O浓度为60%时,化学效应的抑制效果最佳。     

基于碳氧原子比空间的富氧燃烧火焰结构及碳黑初生分析

针对富氧C_2H_4/O_2/N_2和C_2H_4/O_2/CO_2对冲火焰,采用详细的化学反应机理进行了数值模拟,在碳氧原子比(C/O)空间下分析了火焰结构和碳黑颗粒初生以及CO_2代替空气中的N_2对碳黑初生的影响.结果表明:在O_2/N2和O_2/CO_2气氛下,随着化学计量混合分数(Zst)的增加,C/O空间下对冲火焰的火焰面位置不变,对应的C/O_原子比值分别为0.50、0.53.在C/O_空间下,两种气氛下,随着Zst的增加火焰中C_6H_6出现的位置不变,C/O原子比值都为0.47左右.当用CO_2代替空气中的N_2时,火焰温度降低,同时使CO_+OH■CO_2+H的逆反应增强,导致火焰中的C_2H_2、H的摩尔分数减少,OH的摩尔分数增加,抑制碳黑的初生.     

不同价态五氧化二钒吸附水和氨的机理研究

为研究不同价态的V_2O_5(V_6O_(15)及V_6O_(15)~+)吸附H_2O和NH_3的反应机理,应用量子化学得到反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型,对比分析反应过程中优化结构的势能、反应能垒、键长和吸附能等数据.结果表明:V_6O_(15)和V_6O_(15)~+均可吸附H_2O生成V—OH,但是对于后者整个反应表现为放热,而且反应能垒更低,说明V_6O_(15)~+更容易与H2O反应生成BrФnsted酸位;NH_3在V_6O_(15)~+上的吸附能更大,更容易形成可与NO反应的—NH4~+;在SCR脱硝反应中阳离子团簇V_6O_(15)~+比中性团簇V_6O_(15)活性更大.     

煤气及重油燃料燃烧过程的CO检测技术

为了控制燃料的燃烧过程 ,应该检测烟气中 CO的含量 ,且通常采用气体分析的方法。现有的烟气气体分析结果与气样的采集方法有关。如果在炉内 (或烟道内 )取样 ,待气样冷却后再送入气体分析仪进行分析 ,则烟气中的水蒸汽已冷凝 ,因而测得的为干气体成分 ,这与炉内的实际成分 (湿气体成分 )是不同的。因而有必要把干成分换算为湿成分。文中得出的计算公式为对于煤气COs=COg(174.1+ 0 .96 COg) / (2 18.4- COg)对于重油COs=COg(343.41+ 0 .97COg) / (390 .6 - COg)式中 :COs 为 CO在炉内实际燃烧产物中的含量 (% ) ;COg为气体分析仪…     

200MW富氧燃煤锅炉传热特性研究

对常规空气燃烧传热计算方法进行了修正,使其适用于富氧燃烧方式,并对灰气体加权模型(WSGG)的参数进行优化和修正,得到了烟气发射率与温度、辐射层有效厚度和分压比的关系;以美国国家标准技术局(NIST)数据库数据为标准,对富氧燃烧方式下烟气各组分的导热系数、运动黏度和普朗特数等物性参数进行拟合,采取先组分后混合的方式对对流传热计算方法进行了改进,并对200 MW富氧燃煤锅炉进行传热性能研究.结果表明:富氧燃烧方式下烟气中CO2物性参数的拟合结果与真实值的误差小于0.61％;在富氧燃烧干循环26％O2体积分数、湿循环29 ％O2体积分数下,各受热面的吸热量和出口烟气温度等主要参数均能与空气燃烧方式下的对应参数较好吻合,基本可以达到同一锅炉系统2种燃烧方式的兼容运行.     

基于WSR反应器不同稀释介质条件下MILD燃烧分区特性研究

利用化学动力学分析软件CHEMKIN中的WSR模型,从数值模拟角度首次将NO排放考虑至分区标准,确定了MILD燃烧区的温度上限,对CH_4在WSR反应器中的燃烧分区进行了重构,进一步明确MILD燃烧区;其次研究了不同当量比和稀释介质(H_2O、CO_2)对燃烧特性和分区的影响.结果表明:在O_2/N_2气氛中,以NO排放确定温度上限(T_(in)~(up*))后,CH_4只能在低氧浓度下实现MILD燃烧.适当增加或减小当量比可提高MILD燃烧的氧浓度上限(X_(O~2)~(up*))和T_(in)~(up*).H_2O和CO_2的稀释介质都可减小HTC区,增大MILD区,并提高MILD燃烧的氧浓度上限和温度上限,且CO_2作用更显著.原因在于H_2O和CO_2的稀释介质会影响燃料的自燃温度和熄火温度,并且均可降低反应器温度,使得反应器温升降低,NO排放相对减少.     

富氧燃烧烟气循环过程建模及燃烧产物体积变化特性研究

以300MW煤粉锅炉为例,详细计算并分析比较了烟气再循环方式及锅炉漏风系数对富氧燃烧锅炉燃烧产物成分变化规律。根据富氧燃烧不同烟气再循环方式,建立了富氧燃烧循环过程中各燃烧产物的体积计算模型并运用流程迭代的方法对燃烧产物中各组分体积做了详细计算。模型计算结果表明,炉膛出口燃烧产物中氧气和氮气的份额主要受漏风系数的影响,而水蒸气和二氧化碳的份额主要受烟气再循环方式的影响。所得研究结果对富氧燃烧锅炉受热面设计布置有着重要意义。     

H_2O对CO在0.5%PdZrO_2/γ-Al_2O_3上催化燃烧特性的影响

以0.5%PdZrO_2/γ-Al_2O_3为催化剂,在所搭建的比例积分微分控制(PID)多功能实验装置上进行CO催化燃烧基础特性实验,分析了H_2O对CO转化率的影响,以及H_2O体积分数的变化对CO转化率和CO催化燃烧反应时间的影响.结果表明:H_2O的加入大幅提升了CO在催化剂上的起燃温度和燃尽温度,增大了CO催化燃烧反应所需的活化能,且随着H_2O体积分数的增大,CO起燃温度和燃尽温度逐步升高;CO转化率随H_2O体积分数的增加逐渐降低;CO反应稳定所需时间随H_2O体积分数的增大而增加;H_2O的存在降低了催化剂的活性,抑制了催化燃烧的进行.