分解炉内贫氧高CO2燃烧条件下挥发分NO生成机理

基于GRI3.0详细动力学反应机理数据库,采用生成速率分析方法,从化学反应动力学角度分析水泥分解炉内煤粉挥发分贫氧燃烧时低温、高浓度CO2条件下挥发分NO生成机理及挥发分中HCN转化生成NO的主要转化路径.分析结果表明,煤粉在过量空气系数为0.8的贫氧燃烧条件下,分解炉内高浓度CO2气氛会促进NO生成,增大NO的排放浓度;850～950℃温度范围内,CO2体积分数为0%～35%条件下挥发分NO生成的主要机理反应式为N+O2(→)NO+O、HNO+H(→)H2+NO和N+CO2(→)NO+CO;高体积分数CO2通过推进反应FINO+H(→)H2+NO和N+CO2(→)NO+CO促进NO生成;其中HNO是NO生成过程中最重要的活性含氮中间产物,对NO生成起主要的贡献作用;HCN氧化生成NO的主要反应路径为HCN先转化生成NHi,再进一步转化生成HNO活性含氮中间体,最终生成NO.     

煤和生物质床层燃烧氮氧化物生成规律的对比研究

为揭示和评估燃料特性对床层燃烧过程中氮氧化物生成规律的影响,选取了燃煤与生物质成型颗粒这两种代表性燃料,在单元体炉试验台上模拟层燃反应过程,并测定了床层表面和内部的温度及气氛.结果表明:无论燃煤还是生物质,床层内部的氮氧化物浓度峰值都显著高于床层表面,证实了炭层对氮氧化物优良的还原作用.生物质与燃煤相比火焰锋面处的氮氧...     

煤焦燃烧NO释放规律研究

用单颗粒模型研究了煤焦燃烧时焦碳氮转变成ＮＯ的过程。模型中考虑了炭粒内部和外部温度和组分浓度的变化,在源项的处理上采用了简单的化学反应动力学机理模型。应用有限差分法对温度和组分浓度方程进行了离散化,并用Ｇａｎｓｓ－Ｓｅｉｄｅｌ迭代法对所得到的离散方程求解。计算结果表明,颗粒粒径、环境ＮＯ和Ｏ２浓度对焦碳燃烧过程中ＮＯ形成及还原都有重要的影响。     

煤粉等温燃烧挥发分、焦炭分阶段SO_2释放规律研究

利用自制SO_2测量系统,对煤粉及煤焦进行了等温燃烧实验,针对挥发分与焦炭分阶段SO_2释放规律研究了温度、煤质、氧浓度对SO_2释放的影响。结果表明:煤粉等温燃烧过程中,经历了挥发分SO_2的快速释放和焦炭SO_2的缓慢释放,挥发分SO_2和焦炭SO_2的释放存在一定的重叠时间。随着温度升高,焦炭SO_2转化率显著增大,挥发分SO_2转化率变化不大。不同煤种SO_2转化率差异明显,低阶煤挥发分S0_2的转化率较低,塔山煤和印尼煤的焦炭SO_2转化率显著低于阳泉煤。随着氧浓度升高,挥发分和焦炭SO_2释放速率加快,挥发分SO_2和焦炭SO_2转化率均升高,挥发分SO_2的释放对氧浓度的变化更为敏感。     

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。     

低挥发分煤NO释放特性试验研究

利用固定床反应器,研究了几种低挥发分煤种燃烧过程中的NO释放规律。试验结果表明,随来流O2的增加,NO生成峰值有所升高,但是峰宽变化不大,同时NO转化率随O2的增加而提高;当温度升高时,NO生成峰值有明显提高,挥发分析出燃烧提早,但是NO转化率反而随温度升高而降低;随着煤粉粒径的减小,燃烧过程中NO转化率先是随之降低,但达到一定细度后再减小煤粉粒径,NO转化率不但不降低,反而随着粒径的减小而升高。     

生物质成型燃料层燃过程中NO生成规律的实验研究

针对国内现有生物质层燃锅炉NOx排放高的问题,研究其床层层燃过程及NOx生成转化规律是实现清洁高效燃烧的关键,实验主要在单元体炉实验台上进行,重点关注木材成型燃料在不同风量、不同料层厚度下的焦炭层变化和床层表面NO生成释放规律。实验结果表明,在过量空气系数较小时,火焰锋面上方焦炭反应层逐渐积累,异相还原作用增强,床层表面CO浓度逐渐增加,对应地NO浓度逐渐下降。随着料层厚度增加,单位质量燃料释放的NO总量减小;随着过量空气系数增加,焦炭反应层厚度变薄,对NO的还原作用减弱,NO的量级则逐渐增大。     

树皮生物质最终挥发分产量的计算

采用热天平分析了热解温度、升温速率、试样层厚度和试样粒径对树皮热解特性的影响,得到树皮生物质的最终挥发分产量计算公式。     

生物质燃烧硫迁徙规律试验

对生物质燃烧过程硫迁徙规律进行试验研究.试验表明,硫迁徙与燃烧温度、硫赋存形式、生物质灰成分以及燃烧过程气固相反应条件等因素相关.在气固相反应条件较弱的固定床燃烧试验中,燃料中的有机硫在较低的燃烧温度(约550℃)下即可基本析出进入气相,而无机硫的析出与灰成分有很强的关联,在富含Si的甘蔗叶燃烧过程中,温度达到850～1050℃时硫析出率迅速增加,而对富含Ca且Si含量低的树皮,整个燃烧过程中无机硫析出随温度增加不明显,只有当温度超过1000℃之后由于硫酸盐的升华才开始出现一定份额的增加;在气固相反应条件较好的循环流化床燃烧中燃用同样的生物质燃料,当燃烧温度控制在800C以下时,由于生物质灰中的K、Ca等碱性矿物质具有很好的固硫活性,源于燃料并进入气相的硫氧化物的量受碱性灰渣的抑制,燃烧固硫率能达到非常高的程度.     

生物质热解燃烧过程Cl析出规律研究

用化学平衡软件“Factsage”计算了稻草秸秆在200～800℃温度范围内热解条件和500 ～900℃温度范围内燃烧条件下,与Cl相关的各种无机物质的热力学平衡分布.采用管式炉反应器,研究了秸秆在热解和燃烧条件下的Cl的析出规律.理论计算结果表明,当温度低于600℃时,Cl主要以固态KCl的形式存在;在温度超过600℃,热转化中Cl的气化析出随温度升高而增加,在氧化性气氛下该趋势加剧.管式炉实验与理论计算的生物质Cl析出率随温度升高的变化趋势总体吻合,但是析出份额上有显著差异.     

生物质燃油燃烧CO和NO排放特性试验研究

以小桐子油、地沟油、小桐子生物柴油、地沟油生物柴油和0号柴油为燃油,研究了其在炉窑内的燃烧排放特性。结果表明:随着油压的增大,燃烧生物质燃油和柴油时,烟气中CO浓度逐渐降低,NO浓度逐渐升高;随着过量空气系数的增大,烟气中CO浓度呈现先减小后增大的趋势,NO浓度变化趋势则相反;在最佳过量空气系数下,烟气中CO浓度最低、NO浓度最高,生物柴油能明显降低CO的浓度,从最高970 mg/m~3 降低到181 mg/m~3 ,但提高了NO的浓度;随着生物柴油混合比例的增大,烟气中CO的浓度逐渐降低。     

低挥发分煤低NO_X燃烧技术研究与开发

我国排放的氮氧化物中,燃煤电站产生的氮氧化物(NOX)占排放总量的比例逐年在增加,控制燃煤电站NOX排放至关重要。本文介绍目前国内燃煤电站主要采用的低NOX燃烧技术,重点通过低挥发分贫煤燃烧过程NOX释放特性的实验研究,提出新一代立体分级低氮燃烧技术,可以有效降低燃贫煤锅炉NOX排放。     

挥发分火焰对碳粒燃烧的影响

建立了球坐标系下传热、传质、化学反应全耦合的煤粉燃烧数值模拟程序．通过煤粉与事先脱除挥发分的焦炭的对比实验及数值模拟,研究了挥发分火焰对碳粒表面一次产物CO火焰的点燃及碳粒燃烧的影响．傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)测温实验及煤粉燃烧动态过程的数值模拟结果不仅进一步验证了碳粒着火初期CO火焰所引起的颗粒高温现象,而且给出了挥发分引燃表面反应一次产物CO的直接证据．由于挥发分火焰的引燃作用,碳粒可以在较其非均相着火温度为低的温度下被点燃,阐明了Juntgen提出的联合着火方式的物理本质．     

高灰低挥发分煤空气分级燃烧特性研究

为降低高灰低挥发分煤在燃烧过程中产生的NOx,在研究化学渗透脱挥发分热解模型的基础上,利用气相燃烧的简化机理对计算流体动力学软件模拟煤粉燃烧过程进行改进,并进行空气分级燃烧工况的数值模拟,着重分析高灰低挥发分煤空气分级燃烧的控制机制。通过与未分级燃烧进行比较,发现高灰低挥发分煤采用空气分级燃烧,可以形成还原性气氛来抑制NOx生成,但存在煤粉着火滞后和NOx排放量较高等问题。     

世界典型动力煤挥发分发热量分布规律

为了解煤粉的着火和燃尽特性,按照能量守恒原理,对世界224种典型动力煤的工业分析和收到基低位发热量进行了计算,在煤指数CI和燃料比FR的基础上提出了煤粉的着火指数CIW和燃尽指数FRW.结果表明:当w(Vdaf)<55%时,挥发分质量分数越高,煤粉的着火指数CIW越大,越容易着火;当w(Vdaf)≥55%时,挥发分质量分数越高,CIW越小,煤粉越不容易着火;当w(Vdaf)<10%时,随着w(Vdaf)的降低,煤粉燃尽指数FRW从46提高到600,越难燃尽;不同动力煤挥发分的理论低位发热量QnVe0t不是常数,当w(Vdaf)从5%提高到75%时,挥发分理论低位发热量从43.5MJ/kg降低到13.4MJ/kg;1.0kg煤所含固定碳发热量与所含挥发分发热量的比值随着CIW的增大而减小,随着FRW的增大而增大.     

Oxy-Steam燃烧方式下的NO生成特性

以甲烷掺混氨气为燃料对oxy-steam气氛下NO生成特性进行实验和模拟研究.在常压柱塞流反应器中开展了一系列O_2/N_2和O_2/H_2O气氛的对比实验,当量比从富燃至贫燃(1.6、1.0、0.2),温度范围为973~1,773,K.实验结果表明,O2/H_2O气氛下高浓度的水蒸气在当量和贫燃工况下抑制NO的生成,而在富燃工况下促进NO生成.更新并构建的详细化学机理能够很好地重现并解释实验中NO的生成特性.当量和贫燃工况下,极少的O基团抑制了反应NH_2+O H+HNO从而抑制了NH_2→HNO→NO反应路径,最终降低了NO的生成.富燃工况下,充足的OH基团显著促进了反应NH_2+OH=NH+H_2O从而促进了NH_2→NH→HNO→NO反应路径,最终增加了NO的生成.     

煤粉/生物质稳态燃烧时污染物释放规律研究

为能实现通过实验台进行更为接近实际生产中的污染物监测实验,利用自制污染物监测实验系统进行了煤粉/生物质混燃实验,探讨了掺混比、煤种、生物质种类以及温度等因素对煤粉/生物质稳态燃烧时NO及SO₂浓度的影响规律。研究表明:玉米芯掺混比越大,NO及SO₂浓度越低;掺混玉米芯对不同煤种的NO及SO₂释放均有降低作用,但影响效果不尽相同;生物质种类对燃料的NO释放影响显著,生物质含氮量过高反而能增加燃料的NO释放。但生物质种类对SO₂释放的影响不明显,均起到显著的降低作用;在本实验温度区间,温度升高总是有助于加快NO及SO₂释放速度,温度越高,NO及SO₂浓度曲线的平稳区域数值越大。     

新型生物质循环流化床锅炉燃烧NOx释放规律研究

以新型生物质循环流化锅炉为研究对象,对炉内燃烧过程和NOx释放规律进行数值模拟.研究结果表明:生物质CFB锅炉燃烧过程中粒径较小的颗粒在一、二次风的作用下冲进旋风分离器,粒径较大的颗粒在炉内稀相区形成回旋.沿炉膛高度方向NOx浓度变化由小增大并保持稳定,但在过量空气系数由1.1至1.25变化过程中,炉膛出口处NOx质量...     

对高挥发分进口煤的安全燃烧研究及评估

为了适应国内煤炭市场变化 ,降低发电用煤成本 ,拓宽煤炭供应渠道 ,公司倡导试用有很高经济价值的印尼煤。由于印尼煤具有高热值、高挥发分、低灰分特征 ,在极易燃烧的同时 ,也存在易自燃、自爆的危险。通过对杨柳青、三河、石洞口二厂、湄洲湾等电厂的调研 ,完善制粉系统防爆措施。目前已安全燃用几十万t,没有出现任何异常情况。     

添加剂在生物质燃料燃烧时对NO排放的影响

为控制生物质燃烧过程中NOx的排放,本研究采用向生物质中添加纳米铁基添加剂的方式进行NO燃烧抑制研究。在一维管式炉中,分别对含有纳米Fe_2O_3添加剂的三种典型生物质燃料玉米秸秆、稻壳和锯末进行生物质取样100 mg,在700、800和900℃工况下实验研究NO排放特性。结果表明:Fe_2O_3可以有效地降低NO的峰值。随着温度升高,玉米秸秆和锯末的NO峰值降低率加大,在800℃时稻壳的NO峰值降低率最大。不同温度下,添加1 mg的Fe2O3时玉米秸秆、稻壳和锯末的最大NO峰值降低率分别为18.71%、29.88%和18.66%。增加Fe_2O_3的添加剂量,NO峰值降低率增大。在900℃时添加0.5~2 mg的Fe_2O_3,玉米秸秆、稻壳和锯末,最大NO峰值降低率分别为28.02%、32.56%和27.12%。纳米Fe_2O_3降低NO排放的效果要好于纳米单质Fe。根据生物质燃烧过程中氮的转化路径与机理,推测Fe_2O_3主要通过将NO的前驱物HCN还原为N2,从而抑制NO的生成;单质Fe则主要通过直接将生成的NO还原为N_2来减少NO的排放。