煤粉混合杨木屑再燃脱硝特性的实验研究

利用多功能脱硝实验平台,在典型再燃脱硝工况下,研究了煤粉混合杨木屑的脱硝特性。实验结果表明：煤粉混杨木屑能提高煤粉再燃脱硝效率,在再燃比为20%的工况下,杨木屑的加入使烟煤和褐煤的脱硝率分别提高了35%和14%;混合燃料中煤与杨木屑的最佳比例为1∶1;在过量空气系数为0.6时混合燃料获得最高的脱硝效率;随着再燃温度的升高,混合燃料脱硝效率先减少后增大;混合燃料最佳再燃比和再燃区停留时间分别为20%和0.81 s。再燃比为20%的典型工况下,煤粉混杨木屑再燃脱硝效率达到58%～74%。     

褐煤再燃/先进再燃脱硝特性

利用多功能脱硝实验台,研究了典型再燃参数对褐煤再燃脱硝的影响规律,并考察了氨基还原剂和Na2CO3添加剂对褐煤再燃脱硝的促进作用。研究结果表明：褐煤再燃能够取得较高的再燃脱硝效率,在1 323 K再燃温度下,再燃比25%褐煤再燃脱硝效率为76.5%;褐煤再燃存在合适的再燃比、再燃停留时间、再燃区过量空气系数和再燃温度,其值分别为20%～25%、0.81 s、0.6～0.8和1 273～1 323 K;在再燃区中喷入一定量的氨水能提高褐煤再燃脱硝效率,褐煤先进再燃脱硝效率随再燃温度升高先增加后降低,在1 323 K再燃温度下,褐煤先进再燃能获得82.2%的脱硝效率;Na2CO3添加剂使得褐煤氨基先进再燃脱硝效率进一步升高,在1 323 K再燃温度下,喷入473 mg/m3 Na2CO3添加剂后,褐煤先进再燃脱硝效率由82.2%增至85.9%。     

丙酸钙再燃的脱硝特性

在沉降炉实验台上系统地研究了丙酸钙的再燃脱硝特性。丙酸钙基本再燃可以取得与液化石油气相当的脱硝效率。实验结果表明：在973~1 323 K,丙酸钙基本再燃的脱硝效率与温度同步升高,最高为79.65%,此后进一步升高温度,效率提高不明显;为保证基本再燃较高的脱硝效率,烟气中初始氧浓度不宜超过5%,再燃比应在25%附近,同时停留时间应保证在0.7 s左右。单独喷氨气的选择性非催化还原能取得的最高脱硝效率为1 273 K时的85.34%,但“温度窗口”较窄,为1 215~1 341 K,适宜氨氮摩尔比为1.75~2.00。在先进再燃过程中,由于丙酸钙和氨气存在协同的脱硝作用,这两种试剂的所需加入量大大减少,当再燃比为19.83%,氨氮摩尔比为0.8时,其最高效率可达到93.37%,同时“温度窗口”拓宽为1 195~1 355 K,而且在2%~6%的氧浓度范围内,先进再燃均能保持较高的脱硝效率。     

天然气/液化气先进再燃脱硝特性研究

利用自行研制的可燃气体再燃脱硝实验台，在先进再燃脱硝的典型影响因素条件下比较了两种再燃燃料的脱硝特性.实验燃料先进再燃脱硝时均存在最佳过量空气系数、最佳NH₃/NO摩尔比；1 050,1 150 ℃时脱硝效率随再燃气/NO摩尔比增加而提高，而1 200 ℃时脱硝效率随天然气/NO比增加先升高后降低，实验最佳天然气/NO比为3.63；天然气/液化气先进再燃时再燃区最佳温度分别为1 250 ℃与1 050 ℃，再燃区温度高于1 150 ℃时选择天然气为再燃燃料，反之选择液化气；从停留时间上考虑应优先选择天然气作为再燃燃料.     

生物质废弃物的再燃脱硝实验研究

利用模拟烟气在两段式管式炉中对树皮、锯末、污泥等生物质废弃物的再燃脱硝特性进行了实验研究,在再燃和燃烬温度分别为1 250,1 150 ℃下进行再燃+燃烬两段完整的热态脱硝实验。结果表明,再燃时的空气系数在0.90～0.95时,树皮、锯末、污泥等生物质废弃物的再燃脱硝效率可达90%。对再燃中间产物HCN/NH 3 的生成特点进行了检测,并采用Fe 2 O 3 来控制HCN/NH 3 的生成,进一步完成了Fe 2 O 3 与上述燃料混合后的再燃+燃烬脱硝实验。结果表明,当Fe 2 O 3 的摩尔比超过4×10 -3 时,造纸污泥和锯末的再燃+燃烬的最终脱硝效率超过70%,并逐渐接近天然气在相同条件下的脱硝效率,表明这些废弃物可以作为替代再燃燃料。     

煤粉气化合成气再燃降低NOx排放的特性研究

通过数值模拟和实验方法研究了煤粉气化合成气的再燃脱硝能力,先后探讨了再燃区温度、再燃区停留时间、再燃燃料比例和过量空气系数等关键因素对降低NOx排放的影响规律。研究结果表明,煤粉气化合成气的再燃脱硝能力随着温度的升高而加强;随着再燃区停留时间的增加而加强,当停留时间超过08 s后,NOx的还原效率提高幅度趋于平缓;随着再燃燃料比例的增加而增强,超过20%后NOx还原效率提高的幅度变缓;随着再燃区过量空气系数的增加,合成气的脱硝效果逐渐降低。     

动力配煤燃烧特性的研究

通过沉降炉燃烧特性试验,研究了不同煤种以不同比例混合得到的配煤着火、燃烧、结渣以及污染排放特性。在不同过量空气系数、炉膛温度和煤粉细度等运行工况下,研究了配煤的燃烧特性变化规律及其影响因素,获得了燃煤挥发分、发热量和煤粉细度等参数变化对配煤燃烧特性的影响规律,得到了最佳的经济配煤方案。     

煤泥水煤浆燃烧特性的热重研究

采用热重分析仪研究了山西潞安煤泥水煤浆的着火、燃烧特性,并与不同低挥发分含量的水煤浆进行了对比;利用TG-DTG法确定了燃烧的着火和燃尽温度,利用Coats-Redfern法进行反应动力学分析.试验结果表明：潞安煤泥水煤浆的着火温度和燃尽温度均高于低挥发分和高挥发分水煤浆,利用可燃性指数判断潞安煤泥水煤浆燃烧性能低于低挥发分和高挥发分水煤浆.由燃烧反应动力学分析结果表明：在不同的升温速率下（12.5,33.3,50.0 ℃/min）,潞安煤泥水煤浆的活化能指数（120.89,7850,71.48 kJ/mol）均高于低挥发分和高挥发分水煤浆.     

中等挥发分烟煤回燃逆喷式燃烧数值模拟

为扩展逆喷室燃煤粉工业锅炉对中等挥发分烟煤的适用性,以大同烟煤为研究对象,利用数值模拟技术,对14 MW旋流逆喷式燃烧器三维建模,模拟了燃烧器内的燃烧组织过程。通过对比挥发分较高的神华煤模拟结果发现:着火位置、供料量和燃烧室温度均是影响中挥发分烟煤燃烧稳定的关键因素,延长高温区域、增加回流区域面积、强化燃烧器燃烧过程组织可有效提高燃烧器对中等挥发分煤种的燃烧效果,根据煤质特性,选择相应的运行条件可起到良好的稳定燃烧作用。结合现场运行,同时对现有燃烧器进行了优化研究,最终确定了14 MW燃烧器燃用大同煤的最佳运行工况,即一次风速为24 m/s、二次风速为10 m/s和进料量为0.35 kg/s的优化运行条件,经对运行过程检测,燃烧器出口和炉膛温度由原来的926.5℃和856.7℃分别升高至1 055.6℃和938.8℃,燃烧效率达到98%以上,燃烧更加稳定。     

Fe2O3对生物质焦燃烧特性的影响

利用热重分析天平,通过对不同Fe2O3含量的生物质焦样品的燃烧特性曲线分析,研究了Fe2O3对生物质焦燃烧性能的影响,考察了不同Fe2O3含量的生物质焦样品的着火温度、最大反应速率和燃烬温度等燃烧特性参数。结果表明:Fe2O3添加量为0.5%时,对生物质焦的燃烧起促进作用;Fe2O3含量高于0.5%时,对生物质焦的燃烧可起到抑制作用。     

两段式高温滴管炉内烟煤NOx生成规律

为了研究分级低氮燃烧技术主燃区温度及过量空气系数对氮氧化物排放的影响,以烟煤为研究对象,利用两段式高温滴管炉,对主燃区温度1 000~1 600 ℃的工况下NOx 排放规律进行了研究。研究结果表明：主燃区温度在1 000~1 600 ℃时,过量空气系数从1.0增加到1.6,浓度随之升高。当过量空气系数大于1时,主燃区温度越高,NOx 随过量空气系数增加的幅度就越小。在保证煤粉燃尽率的前提下,主燃区温度越高,所需过量空气系数越小,可以有效减少锅炉排烟热损失。主燃区温度为1 000~1 400 ℃,主燃区过量空气系数为0.786时,氮氧化物排放量最低。主燃区温度为1 500~1 600 ℃,主燃区过量空气系数为0.69时,氮氧化物排放量最低。主燃区温度从1 000 ℃升高到1 600 ℃时,NOx 的脱除率从80%升高到96%,主燃区的温度和NOx 的脱除率正相关。主燃区的温度为1 400~1 600 ℃时,随过量空气系数的增加,热力型NOx 占总NOx 的比例呈下降趋势。     

煤粉粒度对超细煤粉再燃脱硝效率影响的数值模拟

借助CFD计算软件Fluent 6.1,对全尺寸四角切圆锅炉超细煤粉再燃烧过程进行了三维数值模拟.以烟煤的超细煤粉作为再燃燃料,研究了NO_x排放随再燃煤粉粒径、再燃区过量空气系数及再燃量的变化规律,并给出了不同再燃煤粉粒径工况下炉膛中心截面上NO_x浓度分布.结果表明,对于不同粒度的再燃燃料,再燃区过量空气系数存在同一最佳值,在0.8～0.9之间;脱氮率随着再燃量的增加而增大,最佳再燃量为20%;再燃煤粉越细,对NO_x的还原作用越强,最佳再燃燃料平均粒径为20 μm.     

生物质燃烧模式及燃烧特性的研究

采用TG-DTG-DTA（热重－微分热重－差热）热分析联用技术研究了两种生物质的燃烧模式和燃烧特性.考察了着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等燃烧特征参数；计算了综合燃烧指数和燃烧动力学参数.结果表明，两种生物质在燃烧模式上存在差别，生物质的着火温度在280 ℃左右，燃尽温度在500 ℃左右，生物质的综合燃烧特性指数明显高于煤的综合燃烧指数，生物质的燃烧过程可以用一级动力学方程描述.     

燃煤过程中添加剂的作用机理研究

从煤炭的燃烧过程出发，分析了燃煤过程中热值低的主要原因。通过实验测定、理论计算和文献查找，证明添加剂能够降低燃点、促进燃烧、增加热值，并提出了添加剂的作用机理。添加剂一方面促进煤的盐基交换，使煤成为着火性能较好的腐植酸盐，另一方面使煤分子断裂成相对较小的分子，有利于析出挥发分和煤的热传导。同时使用不同的添加剂，可以在不同温度下释放出活性氧，有利于煤的完全燃烧。添加剂的作用机理为添加剂的研究提供了理论指导。     

褐煤低温热解提质试验研究

针对蒙东地区褐煤水分含量高,发热量低,易风化自然,可磨性、成浆性差的问题,对其进行了管式炉低温热解提质试验研究。结果表明：试验优化的低温热解温度为480-520℃,此时半焦挥发分Vdaf为13.32%-16.43%,低位发热量为26.43-27.18 MJ/kg,半焦CO2反应活性大于98%,可磨性性指数大于60,成浆浓度大于60%;半焦着火点为326-342℃,氧化后着火点为305-327℃;原煤干基半焦产率为69.13%-70.46%,焦油产率为3.97%-4.60%。褐煤经过低温热解,发热量明显提高,着火点升高,反应性、可磨性及成浆性良好,并具有较高的电阻率。     

煤泥干粉在流化床中燃烧特性的实验研究

为了探索煤泥燃烧利用的新途径,首先研究了煤泥干粉的燃烧动力学,然后在高2 000 mm、内径100 mm实验室规模的流化床中系统研究了其燃烧特性。结果表明,煤泥干粉燃烧为一级反应。在床温900 ℃、床料为40目石英砂的条件下,当u/umf＞6,即操作气速过高时,由于煤泥干粉粒径较细,煤泥在床内停留时间较短,燃烧不充分,炉内轴向温度与烟气中CO,SO2,NOx等污染物浓度波动大;当u/umf＜2时,由于气速过低,流化质量差,密相区物料出现沉积,导致炉内煤粉出现“爆燃”;在u/umf为2~6之间,随着流化气速增加,CO,SO2,NOx等烟气组分均明显增加。当以相同Ca/S摩尔比加入石灰石后,随流化气速降低,气体停留时间增加,SO2和石灰石的气固接触改善,炉内脱硫效率提高。