兰炭与生物质混合燃烧对NOx、SO2排放及燃烧特性的影响

生物质与兰炭掺混燃烧被认为是解决大量碳排放、NO_x和SO₂ 等空气污染相关问题的潜在途径。分别通过热重试验和滴管炉试验研究纯兰炭、兰炭与生物质混合物空气分级燃烧特性,分析掺混比对混合燃料着火温度、燃尽温度、结渣特性、沾污特性及燃烧特性指数的影响,确定适宜空气分级燃烧比例、最佳燃烧温度和最佳掺混比。结果表明,掺烧生物质可有效降低混合燃料着火点,其着火点由474℃降至300℃,掺烧生物质后燃尽温度略降低,兰炭掺混生物质燃烧未明显提高燃烧特性指数;兰炭粉掺混生物质燃烧有高灰分沉积倾向,结渣倾向小。相比掺烧前,不同温度掺烧生物质后出口NO_x和SO₂质量浓度均较低,1 200℃出口NO_x和SO₂质量浓度降幅均较高,分别达87.27%和80.2%。未空气分级时,综合出口NO_x等参数得出,适宜生物质质量分数为30%～40%,最佳燃烧温度1 200～1 300℃。分级燃烧时,生物质质量分数30%的NO_x初始排放随温度变化平缓,稳...     

660 MWe机组煤粉炉耦合生物质气燃烧污染物排放分析

为分析煤粉炉掺烧生物质气对耦合锅炉运行性能的影响，基于660 MWe燃煤锅炉和30 t/h生物质气化炉，搭建生物质气化耦合燃煤锅炉系统模型。在额定工况下，选取松木、木屑、污泥3种生物质，研究气化过程；并将最佳气化条件下得到的生物质气引入锅炉进行混合燃烧，研究不同生物质气对锅炉运行及燃烧产物的影响规律。结果表明，生物质气化热效率在最佳空燃比下均可达90%以上。与纯煤燃烧工况相比，耦合工况的炉膛燃烧温度均有所下降，最高下降9.43℃;生物质气掺烧使锅炉效率略下降，而耦合系统的生物质利用效率均可达84%以上；且耦合燃烧减少了CO₂排放量，其中松木气掺烧时CO₂减排量最大，为2.62×10⁵ t/a。耦合系统中NO_x生成量与炉膛燃烧温度和生物质气中CH₄含量明显相关，其中木屑气耦合燃烧生成的NO_x质量浓度下降最多，为167.16 mg/m³;而SO_x生成与生物质成分密切相关，其中松木气耦合燃烧生成的SO_x     

W型燃煤锅炉掺烧酒糟的数值模拟

燃煤锅炉掺烧生物质具有改造成本低、调峰灵活、运行安全等特点,实现生物质高效利用的同时,对于碳减排有积极作用。目前已经开展了大量燃煤锅炉中掺烧污泥等物质的试验与模拟研究,但鲜见燃煤锅炉中掺烧酒糟的数值模拟研究。为了研究燃煤锅炉中掺烧酒糟对炉内温度场、组分浓度场以及NO_x排放等的影响,采用计算流体力学软件FLUENT中的涡耗散模型模拟煤粉与酒糟颗粒的混燃。结果表明,数值模拟具有可靠性;在满负荷下,模拟得到的出口氧量、飞灰含碳量及NO_x排放与相同条件下的试验结果吻合较好。酒糟掺烧质量分数分别为0、3%、6%、8%、10%的模拟计算结果显示,掺烧酒糟后,燃烧器喷口附近着火距离缩短,但炉膛整体温度场无明显变化。掺烧酒糟对炉膛内的O₂体积分数分布无太大影响,由于受酒糟含水量的影响,水蒸气体积分数在燃烧器喷口附近有所提升。掺混酒糟对NO_x排放的影响较明显,这是掺混燃料氮含量和生物质挥发分释放造成的还原性氛围交互作用的结果。     

生物质与煤直接耦合燃烧试验研究

为了研究生物质不同掺烧位置、掺烧比例、生物质一次风温和风率以及不同煤种掺烧后对锅炉NO排放以及飞灰可燃物的影响,基于50 kW下行炉煤粉综合试验台进行了生物质颗粒掺烧热态试验。试验结果表明,生物质输入热量掺烧比例为6%时,生物质从不同位置掺入,NO排放都有一定程度下降,不同位置降幅不同,生物质从还原区送入时NO排放下降幅度最大,烟煤下降幅度为23.47%,贫煤下降幅度为13.64%;烟煤掺烧生物质时从燃烧前期加入利于煤粉燃尽,贫煤掺烧生物质时从燃烧后期加入利于煤粉燃尽,总体上掺入生物质后,炉膛出口烟气温度都有不同程度上升;生物质输入热量掺烧比例从6%提高到12%后,与烟煤耦合燃烧时NO排放降幅从23.31%增至39.5%,与贫煤耦合燃烧时NO排放的降幅从13.61%降至10%,但贫煤作为主燃料时,NO下降绝对值高于烟煤;不同生物质对NO下降幅度与生物质中氮含量相关,氮含量越低,NO下降幅度越大;提高生物质的一次风温,飞灰可燃物含量从13.88%降至7.62%,不影响安全的情况下,应尽量提高生物质一次风温度;生物质一次风率的变化对燃烧效率影响较小。     

660MW燃煤锅炉掺烧再燃气燃烧数值模拟

为了研究不同种类气体再燃和再燃喷口下倾角度对燃煤锅炉燃烧特性的影响,基于FLUENT软件,选取某超超临界660 MW锅炉为研究对象,搭建再燃气体耦合燃煤燃烧模型对锅炉进行改造,在主燃烧区上部增设再燃区,研究不同种类气体再燃和不同再燃喷口下倾角度对锅炉温度场,CO、CO₂、O₂组分场以及NO_x排放量的影响。结果表明：再燃气体的加入会使锅炉主燃烧区炉膛温度降低,但会引起再燃区和燃尽区烟气温度升高,且随着再燃气体的加入,炉膛火焰中心上移,出口烟气温度上升;再燃导致炉膛出口CO体积分数升高,而O₂和CO₂体积分数降低,NO_x排放量明显下降;与纯煤工况相比,秸秆气、甲烷和沼气掺烧时的NO_x排放量分别下降了20.1%、26.2%和25.2%。再燃喷口适当向下倾斜可以改善炉内流场强度,增强锅炉燃烧效果,同时增加再燃燃料在再燃区的停留时间,有效降低炉膛出口NO_x排放量。当向下倾角为15°时,减排效果最好,秸秆气、甲烷和沼气再燃时...     

15 MW生物质循环流化床NOx和温室气体排放特性

生物质是零碳可再生能源，对我国实现碳达峰、碳中和目标具有重要意义。虽然被视为清洁能源，但生物质燃烧过程仍会排放NO_x(NO、N₂O)和温室气体(CH₄、N₂O、CO₂),有必要对生物质直燃的NO_x和温室气体排放特性进行研究。测量某15 MW生物质循环流化床的NO_x和温室气体排放，并探究了改变床压、一二次风比、前后墙二次风比、废木料掺烧比例等因素对NO_x和温室气体排放特性的影响。燃烧调整试验表明：升高床压有利于降低NO排放，但降幅很小，且会造成CO和CH₄体积分数上升，CO₂体积分数降低；随一二次风比增大，NO排放略降低，这意味着可适当降低二次风以降低NO排放量，CO和CH₄体积分数降低，CO₂体积分数升高；当前墙二次风开度/后墙二次风开度较小或较大时，均有利于降低NO,CO和CH₄排放量也较低；高含氮废木...     

不同空气分级模式下氨煤掺烧数值模拟

氨作为零碳燃料和良好的储氢介质，近年来引起广泛关注。未来在燃煤电厂掺烧零碳燃料是碳减排的重要途径。在空气深度分级模式下，对氨煤掺烧进行了数值模拟，讨论了煤燃烧区域不同过量空气系数α工况下炉内的温度场、组分浓度场及NO_x排放情况，而各工况总的过量空气系数均维持在1.2。模拟了4个燃烧工况(α=0.696、0.840、0.912、0.996)。对温度场的统计结果表明，随α降低，煤粉燃烧第1阶段的着火位置提前，但形成的高温火焰长度缩短，喷氨口附近的温度更低。在α=0.696工况下，可明显区分出煤粉火焰和氨燃烧火焰。随α提高，二者界限逐渐模糊。α降低有助于在氨燃料喷入上游形成一个较长的还原区，因此氨发生氧化反应的概率降低。但随α降低，炉内燃尽情况降低，CO排放浓度、飞灰含碳量及氨逃逸量提高。炉内NO_x浓度统计结果表明，随α降低，NO_x排放水平显著降低。进一步对炉内H₂浓度进行统计，发现α=0.696工况下，炉内最高H₂体积分数可达2%,这意味着该工况下氨的分解反应显著增强。由于氨的消耗...     

神木烟煤流态化预热中煤气生成特性

预热燃烧具有燃料适应性广、负荷调节快及污染物排放低等优势，是一种新型的高效清洁燃烧技术。其中，煤粉流态化预热后产生的预热煤气既能反映预热过程中煤粉的改性程度，又对后续燃烧效率及NO_x排放有重要影响。因此，煤粉流态化预热后产生的预热煤气是控制燃料转化及低NO_x排放的关键。基于煤粉流态化预热转化过程，在温度可控的千瓦级煤粉预热燃烧试验平台上，研究了预热温度、循环流化床空气当量比、煤粉粒径对预热煤气生成特性的影响。结果表明，850～950℃,随预热温度升高，热解反应及气化反应增强，煤气中CO₂体积分数下降，CO体积分数增加，H₂体积分数先增加后不变，CH₄体积分数则先增加后减小，煤气品质改善，热值由2.86 MJ/m³增至3.61 MJ/m³;循环流化床空气当量比从0.3增至0.5时，氧化反应增强，煤气中CO₂体积分数增加，CO、H₂、CH₄体积分数降低，煤气热值由3.44 ...     

600MW超临界对冲锅炉分级燃烧特性

为研究超临界燃煤锅炉的燃烧特性,针对600 MW对冲旋流燃烧锅炉,利用CFD(computational fluid dynamics)数值仿真软件研究了分级燃烧超临界锅炉内速度分布、颗粒轨迹分布、温度分布、组分分布特性及NO_x释放规律。采用标准k-ε模型和拉格朗日随机轨道模型模拟气相湍流流动和气固两相流动;对于固体燃料,借助离散相模型,同时采用非预混燃烧模型模拟煤粉在炉内的燃烧过程;对流项采用二阶迎风格式获得更加精确的物理解;考虑到锅炉炉膛温度高、辐射换热量大,采用P1辐射模型计算气-气和气-固之间的辐射换热量;对锅炉壁面附近区域的流动传热计算采用标准壁面函数法,节省内存和计算时间。结果表明:分级对冲燃烧锅炉截面速度呈对称分布,气流充满度好,燃烧稳定;旋流燃烧的方式使炉内出现回流区,加强了炉内气流与煤粉颗粒之间的扰动,强化了传热传质,同时延长了煤粉颗粒在炉内的停留时间;煤粉颗粒的直径影响着煤粉在炉内的燃烧过程,粒径越小,煤粉颗粒在炉内的停留时间越短,影响燃料的燃烧燃尽和锅炉效率,但粒径过大,煤粉颗粒在自身重力作用下落入冷灰斗,影响锅炉的正常安全运行,因此,合适的粒径对炉内燃烧过程十分重要;沿炉膛高度方向,炉内烟气平均温度先上升后下降,在燃尽区补充燃尽风使温度小幅降低,到达炉膛出口截面烟气平均温度约为1 100 K;炉内各组分分布规律为:X=11. 093 5 m截面,沿炉膛高度方向,O_2体积分数先上升后下降,CO_2体积分数逐渐升高,CO体积分数先上升后下降;分级燃烧使炉内NO_x生成量整体下降,炉膛出口NO_x浓度约为385. 14 mg/m~3。     

烟气循环式燃煤耦合污泥焚烧系统中污泥燃烧及重金属迁移特性

由于近年来污泥排放量增长迅速,对环境造成了严重污染,提高污泥的利用水平和无害化处理能力成为了研究热点,煤与污泥耦合燃烧是污泥减量化、无害化和资源化处理的有效手段之一。为此提出了一种基于烟气循环的燃煤耦合污泥焚烧系统,该系统中污泥通过单独的焚烧炉焚烧而非向煤粉炉内投加,同时采用煤粉炉高温烟气再循环促进污泥焚烧。采用管式炉、热重分析仪和X射线荧光光谱分析仪,研究了该系统中污泥燃烧特性及重金属迁移特性。分析了污泥含水率对燃烧特性的影响以及炉温、气体成分对重金属迁移特性的影响。结果表明,含水率的增加不利于污泥燃烧;炉温的增加有利于强挥发性重金属转化成气态从而降低残留率。升高O₂体积分数对不同重金属的残留率产生不同影响。CO₂体积分数升高会增加重金属的残留率,这是因为高体积分数的CO₂会降低燃烧温度,将重金属转变为稳定的金属氧化物并降低残留焦炭的孔隙率。相反,H₂O体积分数的升高会降低重金属的残留率,这是因为H₂O的存在提升了燃烧温度和焦炭的孔隙率。